基于对称金属包覆波导的高精度微位移测量

利用对称金属包覆波导中超高阶导模对入射角度高度灵敏的特性,提出了一种新型的实时高精度微位移测量方法.与将压电材料置于导波层中不同,该方法是在压电材料上粘合一平面镜,并放置于一凸透镜的焦平面处.当对压电材料加载电压而产生微位移时,经凸透镜返回的2条边缘光线会产生微小的入射角度变化,从而引起反射光强的急剧改变.该方法的微位移测量精度和测量范围分别为0.5和170nm,且具有结构简单、实时测量等优点,可应用于微机电系统和精密控制领域.

对称金属包覆波导吸收传感理论分析

利用一阶微扰理论,详细推导了对称金属包覆波导中本征损耗和辐射损耗的解析公式,并数值计算了2个不同上层金属膜厚度时,衰减全反射谱反射率的最低点随样品介电常数虚部的变化情况。当样品介电常数虚部增大时,若上层金属膜厚度小于临界厚度,反射率最低点会先减小再增大;若上层金属膜大于临界厚度,反射率最低点会一直增大。基于这些变化特点,提出了一种基于反射率最低点变化的吸收传感方法,理论表明此方法比表面等离子波吸收传感器的灵敏度高两个数量级。

基于亚毫米尺度金属包覆波导的茅台酒折射率测量

利用亚毫米尺度双面金属对称包覆波导测量茅台酒的折射率,测量方法只需待测茅台酒对激光透明,则折射率大小不受限制,此方法简单有效,精度可达1.0×10-4,从而可以用来鉴定茅台酒的真伪.

双面金属包覆介质波导模序数的判别方法

在双面金属包覆介质波导中 ,随着介质层厚度的变化 ,会出现TM0 模与TM1 模的分离和简并两种状态 ,从而影响衰减全反射 (ATR)谱中模序数的确认。通过对金属波导的理论分析和实验研究 ,提出了三种模序数确认方法 :本征角计算法、吸收峰全峰半宽比较法和吸收峰峰间距比较法 。

双面金属包覆介质波导的直接耦合方法

根据双面金属包覆介质波导的特殊性质 ,提出了一种新的波导耦合方法 ,这种技术在不用棱镜、光栅和其它元件的情况下 ,可使光能从金属表面直接耦合进波导。

基于亚毫米尺度金属包覆波导的脉冲展宽

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。

对称金属包覆结构中反射光干涉效应的研究

提出了一种可同时达到高对比度和高反射率的对称金属包覆结构。由于导波层的厚度是亚毫米量级,使该结构可容纳一系列共振模。利用四层波导菲涅耳公式,详细分析了耦合金属层的厚度对耦合效率的影响,给出了反射光达到最大对比度时耦合金属层厚度的最优值,并从物理的角度解释了这种现象产生的原因是对称金属包覆结构中的辐射损耗和本征损耗共同作用的结果。实验测量了对称金属包覆结构中反射光的干涉效应。结果表明,对称金属包覆结构可以大大增强反射光的干涉条纹中明、暗光线的对比度,同时光入射到对称金属包覆结构中的耦合效率可接近100%。这将有助于研究高对比度高反射率薄膜和基于对称金属包覆结构的传感器。

光波导传感器灵敏度的理论与实验研究

本文导出了共振模光学传感器灵敏度的统一公式,研究表明:统一的解析公式物理意义非常清晰,公式表明提高该类传感器灵敏度的两项主要措施分别为增大样品区域的光功率以及采用超高阶导模为探针。通过数值模拟比较了表面等离子共振、长程表面等离子共振和液芯金属包覆波导传感器的灵敏度,计算表明液芯金属包覆波导的灵敏度至少高出长程等离子共振波导1个量级以上。实验上对大肠杆菌低浓度的探测极限可以达到100 cfum L-1,理论与实验吻合的较好。

集成光学、波导理论

TN252 2003010453幂次率非线性包层平板波导传播特性的无量纲表示=Scaling rules for slab waveguides with power law nonlinearcladding[刊,中]/陈伟亮(北京交通大学物理系.北京(100044)),佘守宪…//光电子·激光.-2002,13(5).-496-500采用无量纲参数表示法,分析了芯区为线性、包层和衬底为幂次率非线性材料的NLN型非线性平板光波导结构的传播特性,得到了普适的计算公式和曲线族。图6参7(于晓光)

集成光学、波导理论

TN252 2004064285 5层金属包覆介质波导的模式特性研究=Modal characteristics study of 5-layer metal-clad waveguide[刊,中]/纪磊(天津大学精密仪器与光电子工程学院.光电信息技术科学教育部重点实验室.天津(300072)),于建…∥光电子·激光.—2004,15(4).—432-438 采用有限元方法(FEM)对具有复折射率的金属包覆5层平板波导和矩形波导的折射率及模场分布进行了求解并进行了定性的分析,得到了5层平板波导的模折射率随芯层厚度、缓冲层厚度和金属层厚度的变化关系。给出了等离子体表面模的模场分布演变,揭示了在缓冲层变化时等离子体表面波向普通TM模式及低价TM模向高阶TM模的演变过程。

基于ITO特性的亚波长表面等离子激元波导

透明光学玻璃中的氧化铟锡(ITO)是一种高度简并的半导体,其介电常数随入射波长变化且为复数。以此作为介质层,设计了Ag-ITO-Ag波导结构,研究了其表面等离子激元(SPP)的相关特征参数及电磁波在该结构中的传输特性。具体给出了这种结构波导的场分布、SPP波长、传播距离及色散方程的表达式,讨论了其色散特性;研究了其群速度随入射波长的变化关系,讨论了介质层厚度对群速度的影响,以及相同的覆层结构(Ag)不同中心介质(ITO,air,SiO2)对群速度的影响及其慢光效应。结果表明,Ag-ITO-Ag波导结构更有利于光子器件的小型化和集成化。

相位调制型振荡场生化传感器的理论分析

基于对称金属包覆波导振荡场生化传感器,提出了相位调制方法及其理论分析.同时设计了一种应用Mach-Zehnder干涉实现相位调制的实验装置.理论分析表明:相位调制方法比光强调制具有更高的灵敏度和更大的折射率变化测量范围.

大量程折射仪的分步求解算法

针对折射率m线法失效于对称金属包覆波导的大量程折射仪,本文根据模式色散方程和衰减全反射谱,提出了一种分步求解算法.首先将波导层为空气时的共振角度,由二分法及共振角处反射率之和应为最小,计算得到波导层的最优厚度.然后利用波导层最优厚度和波导层为样品时的共振角度,计算出样品的最优折射率.这种算法简单、迅速、误差小.以纯水为例,利用该算法所得结果与真实值一致.