一种新型光子晶体波导定向耦合型超微偏振光分束器

将两个二维空气孔光子晶体波导平行放置,两波导之间由三排空气孔相隔,构成一个定向耦合器.数值分析了TE(磁场平行于空气孔)和TM(电场平行于空气孔)偏振态光波在该定向耦合器中的传播行为.结果表明,减小耦合区两波导间的一排介质柱的半径,TE模的耦合长度减小,而TM模的耦合长度不变.基于此结构,设计了超微偏振光分束器,整个器件的尺寸为10.1μm,与已报道的24.2μm的结果相比,该器件具有更小的器件尺寸和更高的输出效率.

基于亚波长偏振光栅的偏振光分束器设计

利用琼斯矩阵和矢量傅里叶系数方法分析了二元亚波长偏振光栅的偏振特性和衍射效率,并给出了相应的数学解析式.研究发现,通过入射光的偏振可以控制不同衍射输出级的偏振态,且0级输入偏振态与输出偏振态始终相同,而其它级次除线偏光外都与入射偏振态相反.当二元亚波长偏振光栅的位相延迟分别设置为0.62π和π时,可以将二元亚波长偏振光栅设计为1→3或1→2的偏振光分束器,且分束器具有衍射效率高、宽带宽、对入射角的变化不甚敏感的特点.

Y型光子晶体偏振光分束器

基于偏振模式不同的光波在二维光子晶体中的传播特性不同,设计出一个支路半径相同的Y型二维光子晶体偏振光分束器.通过时域有限差分法对该分束器进行数值计算与模拟分析.结果表明,该分束器能够实现TE模和TM模平行、高效分束.当波长为1.55μm的高斯脉冲入射时,TE模透射率可达97%,TM模透射率可达93.5%,且该结构尺寸仅有6.3μm×6.8μm.这些特性使其在未来的集成光路中具有很好的应用前景.

基于氟掺杂双芯光子晶体光纤偏振光分束器的设计及研究

在光子晶体光纤二氧化硅材料中掺入氟元素、在光纤中引入七个椭圆空气孔以及三角形和矩形周期性空气圆孔,设计了一种氟掺杂双芯光子晶体光纤偏振光分束器.对该分束器结构参量进行优化,对分束器分离两正交偏振光的性能进行分析.结果表明:在优化结构尺寸下,当光纤长度为102.717μm的超短长度时,在1.55μm波长处具有超强的分离两束正交偏振光的能力,消光比可以达到126.442dB,具有60nm的有效带宽.此偏振光分束器在大容量光通信系统中具有重要的应用价值.

定向耦合光子晶体偏振光分束器的设计

在只有TE模光子带隙空气孔三角晶格光子晶体研究的基础上,设计出一种全新的、结构紧凑的定向耦合光子晶体偏振光分束器。根据波导间相互耦合与自映像原理,采用时域有限差分法分析了该器件的光传输特性。研究结果表明:由于导光机制不同,TE模和TM模可通过不同的相干长度分离;两种偏振光在波长1.55μm附近透射率都达到95%以上;该器件的尺寸比传统偏振光分束器短。这些优异性能在光子晶体集成电路中有极大的应用价值。

利用SPDC和PBS实现受控非门的有效方案

任意一个N量子比特逻辑运算可以由一系列单量子比特门和受控非门实现[1]。因此,这两种量子逻辑门的实现是研究量子计算自然的目标。虽然单量子比特门易于实现,但是由于光子间的相互作用比较弱,所以很难实现受控非门的操作。本文基于T.B.Pittman[2]与A.L.Migdall[3]等人的工作,提出了利用自发参量下转换(SPDC)过程采用多点延时探测触发的方法获得高效单光子源,提高实现受控非门效率的理论方案。

高效二维光子晶体偏振光分束器的设计

基于光子晶体线缺陷波导在不同偏振模式下的色散特性差异,提出了一种偏振光分束器的设计方法,利用具有完全禁带的二维三角晶格光子晶体,通过增大线缺陷波导侧边空气柱的半径,得到仅能传输单一偏振模式的单模光波导,并结合微腔与波导间的共振耦合原理设计了一种高效的偏振分束器。用时域有限差分法模拟了偏振分束器的传输特性,结果表明,当归一化频率为0.3654的光入射时,偏振分束器能够高效率大角度分离TM和TE两种不同模式的偏振光,且TM模与TE模输出光的偏振消光比分别为28.9dB和32.7dB,器件尺寸为20.4μm×12.3μm,该设计在未来集成光回路中有着很大的应用潜力。

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度，设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）．采用多种薄膜材料产生多个Brewster角，通过优化膜层数目和膜层厚度，获得了宽角度宽波长的PBS．以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料，采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料，基于上述原理采用全自动的Needle设计方法，设计了4种典型膜系，优化后的膜层数目为50-60层，空气中的光束孔径角达到±10．5°，达到的技术指标为：对于P偏振光，在420-460nm和460-680nm波长范围内，积分透射率分别达到88．0％和93．4％；而对于S偏振光，在420-680nm波长范围内，积分透射率为0．095％．该PBS应用于F／2．8的光学系统中，能够显著提高整个系统的性能．

新型二维可调平行分束器研究

这是一种把单一光束变成两平行光束,距离和强度连续可调的方法和装置。它由一个偏光镜,一个偏光分束镜,一个45°石英退偏棱镜和一对可调两平行光束距离的光楔组成,旋转偏光镜,即改变了入射到偏光分束镜上光的偏振面,据马吕斯定律可知它使得经偏光分束镜出来的两束光强度比连续变化,可为任意值。当偏光镜转到某一特殊位置时,只有一束光出射,移动一光楔,即改变了两光楔的相对位置,可改变两平行出射光束的距离。

基于PB相位的等离子体超透镜设计

相较于传统光学透镜,超透镜具有对光的可操纵性强、设计灵活和易于集成化等众多优点。然而基于电介质的超透镜需要亚波长尺度的高深宽比结构,对加工技术要求十分苛刻。提出了一种基于PB相位的等离子体超透镜设计方式,通过控制结构单元光轴方向可以实现对圆偏振光的调控,设计中采用的在金膜上刻蚀矩形孔的方式可以大大降低对加工条件的要求。基于时域有限差分(FDTD)的仿真计算表明,超透镜的焦距与设计值偏差约为2.5%,焦点半高宽(FWHM)与衍射极限偏差约为2.7%,具有较好的吻合度。

单层膜偏振光束分裂器

本文叙述的是一种简单的可替换的偏振光束分裂器(PBS),它是由一个折射率尽可能低的光学平行平面各向异性的电介质厚板制成的,其两侧镀上折射率尽可能高的一层薄膜。

一种高效光子晶体偏振光分束器

基于不同结构的光子晶体具有不同禁带范围的特性,设计了一种光子晶体偏振光分束器,通过平面波展开法与时域有限差分法进行数值计算与模拟分析。结果表明,该分束器能够实现电磁波的高效分束:波长为1.5～1.58μm范围内电磁波入射时,TE模和TM模的透射率均高于92%;尤其是波长为1.55μm的电磁波入射时,TE模透射率可达95.5%,TM模透射率可达99%。同时,其尺寸仅为10μm×11.5μm。这些特性使其具有良好的应用前景。

一种新型的光子晶体偏振光分束器的设计

基于光波在直波导和复合结构光子晶体中的传播特性,结合平面波展开法和时域有限差分法,提出并讨论了一种新型的超紧凑的光子晶体偏振光分束器.它是由输入波导,分束结构和输出波导三部分组成.对这种结构的三角晶格光子晶体光分束器的数值计算与模拟结果表明,该结构可以实现TE模和TM模的高效大角度分离,并且在通信波段设计尺寸小,这些特性使其在未来的集成光回路中有着重要的应用前景.

新型高效偏振光分束器的设计

研究及分析了光波在分束结构中的传播行为和特性,发现当增大波导邻近两侧空气孔半径时,能形成完全光子禁带范围内某一频率光波单一偏振态的传播,基于此原理提出了一种全新结构的偏振光分束器,计算与模拟结构表明,该结构可以实现TE模与TM模高效大角度分离.器件尺寸不超过17.6μm×9.8μm,在集成光回路中无疑有着很大的应用潜力.

光互连网络中四功能交换开关研究

由节点开关单元按照一定的连接规则所构成的光互连网络,在全光通信和光信息处理中具有重要的应用。基于节点开关一般实现光信号的直通和交换功能的特点,利用成熟的偏振光控制技术,通过位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制,完成信号的路由和开关动作,从而设计出具有直通、交换、上播和下播功能的节点交换开关。与传统设计思想相比,该方法不仅能够充分利用信号光的能量,有效的减少光能量的损耗,而且还具有与偏振无关等特点。该四功能交换开关,对于优化和拓展光互连网络的结构和功能具有一定的意义。

亚波长偏振分束光栅的优化设计

采用模态法和严格耦合波法优化设计了矩形石英偏振分束光栅,分析了偏振分束特性.研究表明,当光栅周期约为0.61μm时,TM偏振光两低阶模的折射率差近似为零,而TE偏振光的两低阶传输模则存在一个较大的折射率差,此时石英光栅具有最佳的偏振分束效果,可以将TE偏振和TM偏振入射光分别衍射到-1级与0级透射光束中.对于1.053μm和1.064μm波长的入射光,经优化设计光栅的-1级与0级可分别获得超过99%和90%透射衍射效率,透射消光比分别高于28 dB和23 dB.

混洗网络中光开关矩阵研究

基于偏振控制技术,利用偏振光分束器和位相型空间光调制器构建1×2和2×1的节点开关单元,节点开关单元各端口间按照特定的映射规则和连接关系以光纤实现互连,从而得到一种新型的4×4光开关矩阵。该4×4光开关矩阵利用位相型空间光调制器对信号光偏振态的控制实现路由,通过对其各输入端口光信号路由状态的分析表明,它可以完成信号光点对点的全排列无阻塞的输出与交换,同时,还具备部分的多点组播功能。该矩阵开关具有交换速度快、插入损耗小、串话低、性能稳定等特点,对于构建大规模的光互连网络具有一定的帮助。

POTDR分布式光纤传感器

利用偏振光时域反射技术,设计了POTDR分布式光纤传感系统。实验表明:光纤未受力时,光纤中传输光偏振态的两正交模式的强度大小相反;受力时,在施力点两正交模式产生模式耦合。实验中为了将偏振信息的两模式完全分开探测,设计了高消光比偏振分束器,消光比接近50 dB;实验中采用多次测量取平均法,提高了信噪比。

偏振延迟梳状分波器的研制

梳状分波器由于具有较高的性价比,在窄间隙密集波分复用系统中已大量使用。文章介绍了一种利用偏振延迟结构制作窄信道间隔的梳状分波器的技术,使用该技术制作的梳状分波器具有插入损耗低、偏振相关损耗低、偏振模色散小且组装方便等特点。文章对这种新型的偏振延迟结构的基本理论、设计思想以及用这种结构制作的梳状分波器的结构做了详尽论述。

液晶光阀的投影显示系统的研究

液晶光阀进行彩色图像屏幕投影显示技术,在系统中PBS对系统消光比的影响是直接和明显的。因此PBS设计和制作的好坏直接影响系统的对比度。通过对液晶光阀的显示系统对比度等特性进行了充分分析,对Philip棱镜系统以及PBS偏振系统进行了优化和改进,获得了高性能的投影显示系统。