自构建光纤链路的OTDR测试实验及教学实践

为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处理工具、连接器、衰减器和熔接机等实验器材,通过机械对接、法兰及熔接方式自行构建光纤链路,并使用光时域反射计(optical time domain reflectometer,OTDR)进行测试,并对光纤端面质量、接续效果以及链路构建的合理性进行评估。2a来的教学实践表明,通过这种"基于任务,边做边学"的自主式、探究式实验,学生不仅能掌握OTDR的使用要点、光纤的端面处理及接续方法,而且学生发现问题和解答问题的能力也有所提高。

大截面SOI脊型波导单模条件的研究

利用有限差分方法(FDM)对大横截面SOI(Silicon on insulator)脊型光波导的本征模进行了计算分析,从而确定了SOI脊型波导的单模条件,即归一化外脊高和归一化脊宽的关系 通过比较,进一步明确了归一化外脊高大于0. 5时现有的单模条件解析公式中常数项的取值为0. 3 同时,还对归一化外脊高小于0. 5时的单模条件也做了计算和讨论。

本科生光通信实习课程的建设与实践

专业实习是大学生提高实践经验、了解行业动态以及增强工程素养的重要环节。针对光通信专业仪器设备昂贵、产品生产环境苛刻以及产品测试复杂的特点,通过与行业知名企业合作,教学与科研仪器分时复用等途径,成功地开设了光通信实习课程,使学生通过光通信测试实验能够接触和使用本行业高端的仪器设备,通过参观企业和听业内工程师讲座了解行业信息和职业发展方向,获得了良好的效果,为我国光通信专业实习提供了很好的经验。

激光雷达技术与应用——专题导读

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统,得益于激光方向性好、能量集中等优点,激光雷达探测具有较高的精度与分辨率,在宇宙空间探测、海洋深地探测、森林、大气探测、地质测绘、行动机器人等军事或民用领域发挥着十分重要的作用。激光雷达技术涵盖面相当广泛,诸如激光辐射、光电测量、目标跟踪与检测、系统设计与制造等技术一直是国内外科研团队研发的热点,现今智能革命的爆发也为激光雷达带来了新的机遇和挑战。

固态激光雷达研究进展

激光雷达可以高精度、高准确度地获取目标的距离、速度等信息或者实现目标成像,在测绘、导航等领域具有重要作用。本文首先介绍了从机械式向全固态过渡的微机械系统激光雷达解决方案;其次针对激光雷达全固态的发展需求,介绍了面阵闪光、相控阵激光雷达的基本原理和典型实现方法,从液晶、光波导材料等研究方向阐述相控阵激光雷达研究现状;最后总结了目前激光雷达存在的问题及不同的解决方案,并对未来发展趋势进行了展望。

减小SiO_2光波导表面粗糙度的ICP干法刻蚀工艺研究

波导表面粗糙度引起的散射损耗是SiO2光波导传输损耗的主要来源,通过降低表面粗糙度可以获得低损耗SiO2光波导。通过优化ICP干法刻蚀工艺的各参数(如温度、压强、气体流量、感应/偏置功率等)获得了低粗糙度的SiO2光波导,并采用SEM和AFM对刻蚀表面粗糙度进行了定量测试。采用优化刻蚀工艺可将表面粗糙度从35.4nm降低到3.6nm,波导传输损耗约为0.1dB/cm。

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon on insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。

新型光子晶体结构及器件制备技术研究

二维光子晶体能够实现光子晶体的多种特性要求，能采用传统波导理论实现功能器件，因而受到极大的关注和广泛的应用.

高性能无源硅光波导器件:发展与挑战

硅光技术凭借其CMOS兼容性和高集成度等突出优势,被认为是最具发展潜力的新一代光子集成主流技术,在全球范围内受到极大关注。近年来,无源/有源硅光器件及其集成芯片研究均取得了重要进展。而随着光通信、光互连、光传感、光测量及光计算等新兴领域的飞速发展,硅光技术迎来了更为广阔的应用空间。与此同时,硅光器件及芯片也面临着更高性能、更高密度和更大规模等重要挑战。本文聚焦于面向波分复用、偏振复用、模式复用及混合复用等应用的高性能无源硅光波导器件,重点阐述了其性能突破及功能拓展,并探讨了硅光波导器件的发展前景。

基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器

利用有限元方法和时域有限差分方法,优化设计了一种结构紧凑的基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM偏振分束器。考虑到方向耦合器的波导间隙较小时制作工艺较为困难,且模式失配会引入一些损耗,因此波导间隙取约100nm较为合适。通过优化脊型纳米线光波导的几何尺寸(脊高和脊宽)、耦合区波导间隙,使得偏振分束器长度最短。数值计算结果表明经过优化的偏振分束器最短长度大约为17.3μm,偏振分束器的消光比大于15dB时,波导宽度制作容差为-20～10nm,带宽约为50nm。

硅基光学相控阵芯片相位噪声补偿研究

针对硅基光学相控阵芯片输出的光束质量受波导刻蚀和键合过程中相位噪声的影响,基于随机并行梯度下降算法以高速单点光电探测器为性能评价函数采集器研制相位控制器,构建一维64阵元硅基光学相控阵芯片光束优化的原理实验系统,实现硅基光学相控阵芯片的快速相位噪声补偿。接着研究相位控制器性能与硅基光学相控阵芯片响应特性匹配关系对光束优化效果的影响,初始光场强度对随机并行梯度下降算法收敛时间的影响,以及环境温度对相位噪声补偿效果的影响。实验结果表明,系统完成单个角度的光束优化时间为0.26 s,优化后的光束各项指标与器件设计吻合。

基于混合蝙蝠算法的低栅瓣光学相控阵

为了实现大角度的光束扫描,提出一种基于混合蝙蝠算法的非均匀间隔光学相控阵来对栅瓣进行压缩。将遗传算法的算子与传统蝙蝠算法相结合,在相邻阵元最小间隔为2μm,工作波长为1550 nm的情况下,优化得到的硅基64阵元一维非均匀间隔光学相控阵实现了80°的扫描范围,边模抑制比优于-8 dB,最大远场光束发散角为0.3°,并且讨论了优化结果对波长变化的不敏感性。最后,以8×8的二维矩形平面阵列为例,演示了二维非均匀间隔光学相控阵的优化方法。