光波导-光纤耦合对接自动化系统的研究

开发设计了三种适用于光波导自动对接耦合的调芯方案:半值法、质心法、遗传法.完成了自动对接系统样机.通过了两类波导-光纤自动端面对接的实测.结果表明,该自动对接系统具有高效率低损耗对接的良好性能.

光波导端面耦合自动调芯仪研制

设计了两种适用于光波导高精度对接耦合的自动调芯方案 ,这两种方案从原理上克服了常规调芯过程依赖于对微变信号精确测试的困难。提出了实现自动调芯的结构 ,完成了调芯系统的光机电一体化、相应的控制程序以及与计算机的接口界面。采用通信用单模光纤作为标准光波导做了端面耦合试验 ,自动调芯结果显示 ,在 1310nm波长上 ,平均耦合损耗为 0 .0 75dB ,标准误差为 0 .0 0 99dB ;在 15 5 0nm波长上 ,平均耦合损耗为 0 .0 6 2dB ,标准误差为 0 .0 0 6 6dB。自动调芯过程在 2min内完成。

含氟聚酰亚胺高分子光波导工艺研究

对光通信用含氟聚酰亚胺高分子聚合物材料的特性进行了讨论,报告了材料制备、膜厚控制、折射率控制以及光波导制备技术等方面的实验结果。实测了含氟聚酰亚胺薄膜的温度特性和色散特性,并给出了测量方法和测量结果。

波导微环共振滤波器的滤波特性分析

根据波导耦合模理论详细研究了微环共振滤波器的滤波特性,分析了单环、串联双环、串联三环结构等波导微环共振滤波器的滤波特点。通过模拟计算发现,滤波带宽平坦化程度和信道串扰大小主要依赖于由波导构成的各方向耦合器之间的功率耦合比k,同时微环波导的损耗是器件滤波特性劣化的重要原因。在一定优化参数条件下,多环结构的滤波效果优于传统单环结构,并且各方向耦合器功率耦合比k值的优化取值范围扩大,降低了器件工艺实现难度。

基于遗传算法的光波导-光纤自动调芯系统的研究

开发了一种新的自动调芯方法,在光纤-波导-光纤的自动对接中导入了遗传算法原理。数值仿真表明该方法达到了小于0.0001dB的插入损耗。完成了调芯系统样机,单模光纤-单模波导-单模光纤的自动对接实验显示,在1310nm和1550nm波长上,光纤-波导端面耦合损耗平均值分别为0.134dB和0.109dB,标准误差分别为0.009dB和0.012dB,调芯时间累计不超过8m in。

基于中心积分法的11维集成光波导芯片封装系统

研制了基于中心积分法的集成光波导芯片封装系统,该系统在空间11维上实现了光波导器件的位置调节,通过高精度对准和改进后的中心积分法快速准确地实现芯片对准。在单芯光纤-条波导-单芯光纤系统的封装测试实验中,端面耦合损耗的平均值为0.1136 dB,单次耦合损耗的最大值<0.13 dB,标准偏差<0.02 dB,单次耦合时间<2 min。在单芯光纤列阵-1×8波导分支耦合器-8芯光纤列阵的封装生产中,各通道插入损耗均<10.5 dB,均匀性指标<0.4 dB,单次耦合时间<5 min。数据证明,该系统已完全达到商业化标准,具有良好效果和实用性。

可调谐高分子MMI光波导功率分配器的研究

设计了一种基于多模干涉(MMI)波导结构的可调谐功率分配器,利用高分子含氟聚酰亚氨材料的热光效应,调节多模波导中局部区域的折射率,可实现两单模输出导模的输出功率比在较大范围内连续可调谐。BPM防真证实了这一结果。

基于离子交换条波导的生物溶液浓度传感研究

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法,给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件,导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解,拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决,样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上,试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构,验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液,最低检测限为0.1μM,实现了低浓度微量测试,验证了条波导传感机制的有效性.

非晶态As2S8半导体薄膜的光致结构变化效应研究

实验研究了非晶态As2S8半导体薄膜在光照、退火-光照和退火-光照-退火-光照关连作用下的光折变效应及淀积态与退火态两种膜系光致体积变化现象·采用棱镜耦合技术、Raman光谱和X线衍射测试技术,确认了As2S8薄膜经紫外光辐照后薄膜密度增高、折射率增大的现象·实验表明,淀积态As2S8薄膜经紫外光照后,折射率变化的最大增量可达到0.06,而退火态As2S8薄膜经紫外光照射后,其折射率最大变化比前者要小一个数量级,约为0.0057·淀积态和退火态两种膜系紫外光照后,体积缩小,这与As2S3非晶态薄膜的情况不同,体积变化率分别为-3.5%和-2.1%·实验还显示,退火态的As2S8薄膜存在折射率完全可逆现象·

对偏振变动和膜厚变动脱敏的高分子波导宽带耦合器

针对高分子光波导制造工艺中波导芯厚度的均匀性难以控制 ,以及材料较大的折射率各向异性引起的偏振态依赖性的实际问题 ,提出了采用抗波导芯厚度误差、抗偏振变动的宽带波导耦合器回路结构的解决方案 ,并给出了优化设计的理论和方法 在实测了含氟聚酰亚胺薄膜的色散特性的基础上 ,采用该方法做了中心波长为 15 5 0nm、带宽为 12 0nm的 3dB含氟聚酰亚胺波导耦合器设计 该器件的三维BPM仿真运行结果表明 ,在上述带宽上 ,波导芯厚度变动在 7～ 8μm的范围内 ,两个正交偏振态均可实现 (5 0± 1.0 )

反常色散亚微米硫系玻璃脊形波导及其在光学相位共轭中的应用

基于有限元法仿真计算了脊高850nm、脊宽800～2 000nm、刻蚀深度200～600nm的亚微米结构尺寸As2S3硫系玻璃脊形波导的有效折射率和色散特性.结果显示在光通信波段内准TM模式下一定波导结构存在反常色散,且同一脊宽和脊高下零色散波长位置随刻蚀深度增加出现蓝移;同时合适结构的波导还存在两个零色散波长,如脊高850nm、脊宽1 000nm、刻蚀深度350nm的脊形波导,准TM模式下两个零色散波长为1 510nm和1 746nm,波长1 550nm处的色散值为-28.62ps2·km-1.在此基础上,利用此具有反常色散的脊形波导作为光学相位共轭介质,将其应用在220km远距离光纤链路的3×40Gb/s高比特率波分复用系统中进行仿真实验,结果显示该硫系玻璃脊形波导构建的光学相位共轭器有效地实现了四波混频效应,且对整个系统的色散进行了有效补偿.

应用多目标演化算法的波导-光纤自动耦合系统

利用多目标演化算法,开发设计了一种新的列阵自动对接方法,新算法并行操作次数较常规遗传法大幅减少。理论分析和仿真结果表明了该方案的可行性。研制了基于多目标演化算法的自动调芯系统样机,单芯光纤—条波导—单芯光纤系统的自动调芯实验表明,端面耦合损耗的平均值为0.1136dB,单次耦合损耗的最大值小于0.13dB,标准偏差小于0.02dB。单芯光纤列阵—1×8波导分支耦合器—8芯光纤列阵自动调芯实验表明,各通道插入损耗均小于10.7dB,均匀性指标小于0.77dB,单次调芯时间小于10min。证实了该方案及其样机系统具有良好效果和实用性。

As_2S_8非晶态薄膜波导光学截止效应研究

报告了As_2S_8非晶态薄膜波导的光学截止（optical-stopping）效应的实验过程、初步结果和机理分析.介绍了硫系非晶态As2S8薄膜波导的制备工艺,以及实验光路和光学截止现象的过程.在实验基础上,结合有关硫系非晶态半导体中的其他一些光诱起现象的报道,我们提出了以微结构变动为前提、结合半导体能级理论的电子泵浦模型,解释了实验现象.

焦磷酸质子交换LiNbO_3光波导制备技术研究

采用焦磷酸质子交换技术制备 ＬｉＮｂＯ３光波导，总结了交换条件、退火工艺和波导特性的实验结果，报告了表面腐蚀情况和单模条件。测量分析了退火前后波导折射率分布的变化，采用循环迭代法拟合折射率分布。结果显示退火前后的折射率分别呈近似阶梯和近似指数的分布，均可用费米函数良好地描述。

非晶态As_2S_8半导体薄膜波导的热处理效应

研究了非晶态As2S8半导体薄膜在热作用下的结构变化效应.采用棱镜耦合技术、喇曼光谱测试技术,确认了As2S8薄膜经热处理后,薄膜密度增高和折射率增大的现象.实验表明,淀积态非晶As2S8半导体薄膜经紫外光饱和照射后,再经退火处理,当光折变在退火温度不低于160℃时,出现不完全可逆现象,可逆程度跟退火温度有关.实验显示,退火态非晶As2S8半导体薄膜在玻璃转化温度130℃时退火处理,光折变存在完全可逆现象.光传输实验显示,热处理后的非晶态As2S8半导体薄膜波导,其传输损耗减小了约4dB/cm.

聚合物波导折射率渐变型Spot-size converter设计

围绕光致折射率变化聚甲基苯基硅烷高分子光波导,设计了新型的折射率渐变型 Spot-size converter,可有效改善光纤与光波导的端面耦合效率．BPM 仿真计算显示,耦合效率由78%提高到 91%,为器件制备提供了理论依据．

消除波导厚度变动影响的高分子宽带耦合器设计

针对高分子光波导制造工艺中波导芯厚度的均匀性难以控制的实际困难,提出了采用抗波导芯厚度误差的宽带波导耦合器回路结构的解决方案,并给出了优化设计的理论和方法。在实测了含氟聚酰亚胺薄膜的色散特性的基础上,采用该方法做了中心波长为1550nm、带宽为120nm的3dB含氟聚酰亚胺波导耦合器设计。该器件的三维BPM仿真运行结果表明,在上述带宽上,波导芯厚度变动在7-8μm的范围内,器件的功率输出比保持了(50±0.9)%的良好特性。

硫族化合物非晶态薄膜波导optical-stopping效应研究

本文通过实验对As2S8这种硫系非晶态材料的光学截止(optical-stopping)现象进行研究,报告了硫系非晶态As2S8薄膜波导的制备工艺,以及实验光路和光学截止现象的过程。并且结合了其它一些有关硫系非晶态半导体中的光诱起现象的报道,提出了以微结构变动为前提、结合半导体能级理论的电子抽运模型,对实验现象进行了解释。

光波导-光纤自动对接系统研究与实现

设计开发了适用于光波导高精度自动对接耦合的调芯方案:重心法、遗传法.提出了实现自动调芯的硬件结构;完成了调芯系统的光机电一体化、相应的控制程序以及与计算机的接口界面.通过波导-光纤自动端面对接的实测,结果表明,该自动对接系统具有高效率、低损耗对接的良好性能.

基于光纤列阵薄膜传感的客流计数系统研究

为实现客流计数自动化,开发了一种基于新型高分子薄膜型光纤列阵感压的客流计数系统.感压原理建立在光散射强度与高分子材料密度变动的对应关系上,系统以脚底压力分布"质心"的时空变化为信息特征,该时空变化特征反映了乘客上下车时维持动态平衡的一般规律.由此设计了多种行为模式的客流跟踪、辨向和计数方法.统计实验结果表明,该客流计数系统可实现实时测试,准确率达95%以上.