理想波导短程透镜的卷边函数与特解

在无曲率奇点理想波导短程透镜的基础上，本文选取一般形式卷边函数，以降低弯曲损耗为目的，讨论了透镜卷边区不同卷边形式的曲率分布，优化了卷边函数并给出特解。

优化波导短程透镜的研究

本文报导优化波导短程透镜器件技术。文中用我们给出的无曲率奇点非球面波导短程透镜的最优理论设计，研制出优化波导短程透镜。实验测试表明短程透镜在通光径8mm内无球差，对4mm宽平面波束，其焦点束斑的4μm。这是先进的国际器件指标。

指数型光波导的近似解析法

本文用一级微扰理论，对指数型折射率分布光波导，进行了波方程的解析求解，推得用Ａｉｒｙ函数表示的场解和色散方程。用一级近似计算了传播常数（β／ｋ）ｍ，与Ｃｏｎｗｅｌｌ的精确计算相比较，其结果也是好的。

光纤光栅温度与轴向应变响应机制分析

本文对温度和轴向应变对长周期光纤光栅和 Bragg光纤光栅耦合波长的影响机制作出分析 ,通过有代表性的举例计算数值给出了各因素对耦合波长的影响 ,指出轴向应变对耦合波长的影响除了来自光弹性效应带来的光纤折射率的改变外 ,光纤半径的变化 ,特别是光栅周期的改变也起重要作用 .对比分析找到了长周期光纤光栅与 Bragg光纤光栅温度 。

长周期光纤光栅对外界折射率的敏感性

研究了长周期光纤光栅对外界折射率的敏感特性,包括耦合波长和耦合系数随外界折射率变化的情况。运用耦合模理论,通过理论分析计算和实验测试,给出了在外界折射率小于、接近和大于光栅包层折射率等不同情况下,耦合波长和耦合系数随外界折射率变化的规律。

基于长周期光纤光栅的增益均衡器设计

运用耦合模理论 ,通过对长周期光纤光栅形成的光纤中导模和包层模耦合的分析计算 ,设计了一个由三个长周期光纤光栅组成的掺铒光纤放大器的增益平坦滤波器。针对掺铒光纤放大器的一个典型增益曲线 ,这一滤波器可实现 33nm带宽内小于 0 .3dB的增益平坦 ,而且所选取的基准增益得到保留 。

单折射率层缓变结构-维光子晶体的能带特性

利用特征矩阵方法研究了一类周期厚度变化的一维光子晶体的能带特性。该光子晶体保持其中一折射率层的几何厚度不变,而另一折射率层的几何厚度缓慢变化。研究表明,与通常的均匀结构光子晶体的带隙相比,这种光子晶体能使光子带隙拓宽。改变高折射率层的几何厚度,光子带隙的拓宽更为显著。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过缓慢改变光子晶体某一折射率层的几何厚度可实现对光子带隙的控制。

一种多模干涉耦合器的性能模拟

为减小多模干涉(Multimode Interference,MMI)耦合器件的尺寸,提出一种多模波导宽度为指数型变化的Taper结构.理论分析了多模波导长度与该Taper结构的参量之间的关系.与已被用于减小MMI器件尺寸的抛物线型Taper结构相比,该结构可进一步减小器件的尺寸.就几种波导结构参量下的MMI耦合器,利用宽角光束传播法进行了数值模拟.结果表明,指数型MMI耦合器的性能与抛物线型MMI耦合器的性能类似.指数型Taper结构可以用于MMI器件以减小该类器件的尺寸.

退火质子交换Y分支波导弯曲损耗分析

退火质子交换铌酸锂光波导是一类重要的光波导。对采用该技术制备的,具有余弦型弯曲的Y分支光波导,利用宽角有限差分光束传播法,就过渡区长度、波导折射率增量、掩模版开口宽度等对波导弯曲损耗的影响进行了研究,并与余弦型弯曲波导进行了比较。结果表明,Y分支波导和余弦型弯曲波导的弯曲损耗,随波导结构参数的变化基本上是相同的,但二者的表现并不完全一致,因而对Y分支波导结构参数的选择,不能完全依赖于余弦弯曲波导结构的优化。数值结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考。

级联布喇格声光互作用的频移与光束偏转分析

声光器件在设计和制作中 ,由于器件结构和功能上的需要 ,常采用级联形式的声光互作用。根据声光互作用的一般理论 ,对不同的声光互作用条件下 ,级联布喇格声光互作用的频移和光束偏转进行了分析。当组合两次不同的声光互作用 ,可以得到不同的频移和光束偏转。并指出 ,通过调节两声波的频率 。

一维光子晶体基本周期结构对光子禁带的影响

利用由特征矩阵方法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,对具体的一维光子晶体周期结构,计算了在不同的入射角下,P偏振光和S偏振光的反射率随光子晶体基本周期结构光学厚度的变化。计算结果表明,光子禁带是与光子晶体的基本周期结构的光学厚度有关的,对不同的偏振光,光子禁带随光子晶体基本周期结构的光学厚度的变化有所不同。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的光学厚度来实现对光子带隙的控制。

光波导短程透镜焦点特性的分析

利用波导短程透镜的几何光学性质,给出了短程透镜的等效光线追迹图和相位传递函数,得到短程透镜焦点的模场分布表达式 理论得出的焦斑光强分布和实验测得的光强分布一致。

硅包层质子交换条形光波导的频率响应

退火质子交换工艺已成为一种制备低损耗铌酸锂光波导的重要技术。但目前对该类光波导传输特性的研究还不多。利用半矢量光束传播法,对硅包层X切退火质子交换铌酸锂条形光波导的频率响应特性进行了数值分析。给出了几种波导结构参数下的计算结果。结果表明,波导传输模式的衰减特性与波长相关。波导的衰减特性,可以通过调整波导表面中心处折射率增量,硅包层厚度,及缓冲层的折射率和厚度来控制。硅包层光波导可以用来制作光频滤波器。

集成声光芯片技术研究

设计了包括两只作为准直、聚焦元件的波导短程透镜和两级布拉格声光移频结构的单片集成声光芯片。数值计算了优化理想波导短程透镜的母线函数数值和声光器件的几何参数。在x、y、z方向尺寸分别为46 mm、2.5 mm3、0 mm的Ti扩散LiNbO3光波导基片上制作了光纤耦合结构的声光移频芯片。测试短程透镜传输损耗为1.2 dB,衍射光斑半功率点宽度为4.5μm;与单模光纤的耦合插入损耗小于20 dB;芯片驱动的中心频率为110 MHz;可实现3 dB调制带宽为±10 MHz.

退火质子交换LiNbO_3光波导低损耗耦合分析

利用光束传播法分析了退火质子交换铌酸锂光波导模场参数随波导宽度、深度和表面 折射率改变的变化情况,指出波导模场受这些参数的综合影响,并讨论了波导结构参数对光纤 一波导耦合效率的影响。结果表明,要实现最佳耦合,不同模场直径的光纤对波导结构参数的 要求是不同的,这可供相应波导器件的设计和制备参考。

锥形过渡波导的光束传播法分析

基于光束传播法,对几种只沿纵向变化的锥形过渡波导的传输特性进行了分析。分析表明,对同一过渡波导,宽端口输入与窄端口输入时的功率损耗不同,因而应根据过渡波导是宽端口输入还是窄端口输入来选用过渡波导。波导参数对各种过渡波导传输特性的影响也不同。分析结果为各种过渡波导的选用提供了参考。

H∶LiNbO_3光波导

铌酸锂晶体具有良好的光声和电光性质,因而基于铌酸锂的集成光学器件已引起人们的广泛关注。质子交换法是一种制备铌酸锂光波导的重要方法。质子交换铌酸锂光波导具有制作工艺简单,折射率增量大,抗光折变能力强及可实现单偏振激励等特点。本文对质子交换铌酸锂光波导的制作工艺、波导特性及其应用进行了讨论,并指出目前应加强质子交换光波导、质子交换生长动力学和交换工艺的研究。

微型光学陀螺用光波导环形谐振腔的优化设计与制备

光波导环形谐振腔是微型光学陀螺的核心敏感部件,其性能直接影响陀螺系统的性能,是此种陀螺设计和制造的关键。利用广角有限差分光束传播法(WA-BPM)对二氧化硅光波导环形谐振腔进行了优化设计;在优化设计的基础上,在硅衬底上利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了掺GeO2的二氧化硅光波导环形谐振腔芯片,并通过了实验测试,其测量精细度可达16.7,可为今后集成光学陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。

集成光学陀螺环形谐振腔的优化设计与制备

利用广角有限差分光束传播法(WA-BPM)对集成光学陀螺(IOG)用掺锗的二氧化硅光波导环形谐振腔进行了优化设计,详细分析了谐振腔的主要性能参数精细度F与各种损耗及光强耦合系数的关系。在优化设计基础上,在硅基底上利用等离子体增强型化学汽相沉积(PECVD)法与反应离子刻蚀(RIE)制作了掺锗的SiO2光波导环形谐振腔。经测试,在1550nm波长处,光波导传输损耗为0.02dB/cm,环形谐振腔内总传输损耗仅为0.1dB/circuit,可为今后集成光学陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。

波导短程透镜和单模光纤的耦合

本文建立了波导短程透镜的模场分布函数 ,给出了波导短程透镜和单模光纤的耦合效率表达式 ,同时在实际中测得波导短程透镜和光纤的耦合损耗大约为 7db。