热光可调聚合物波导布拉格光栅的设计与优化

对提高基于聚合物材料的WBG(波导布拉格光栅)的热光调制效率的方法进行了研究。根据聚合物材料的光学特性设计了三阶的WBG,仿真分析了WBG结构参数对光栅传输特性的影响;为提高热光调制效率,采用了内嵌式电极结构与在WBG两侧构建AT(空气沟槽)相结合的方案。模拟结果表明,与一般热光型调制结构相比,该方案的波长调谐灵敏度提升了1.87倍,实现了大范围的波长可调。所设计的热光可调WBG具有受热性强、热均匀性高及热串扰低等优点。

三阶聚合物波导布拉格光栅的设计与制备

利用紫外固化聚合物材料ZPU46和ZPU44分别作为芯层和包层材料,设计并制备了中心波长在1 550nm附近的三阶聚合物波导布拉格光栅(WBG)滤波器。采用接触式光刻和反应离子刻蚀(RIE)等传统微加工工艺,在高为4μm的单模矩形波导表面制备周期为1.6μm、高为680nm的皱褶型光栅结构。实验测得截面尺寸为4μm×4.2μm和5μm×4.2μm)的三阶聚合物WBG的谐振波长分别为1 549和1 550.5nm,边模抑制比分别为19和18dB,3dB带宽分别为0.4nm和0.6nm,插入损耗为-7dB,与理论设计结果符合较好。

波导布拉格光栅时延响应谱的通解

采用波导布拉格光栅(WBG)微扰的傅里叶变换和流守恒定律求解耦合模方程,得到WBG相位响应的解析解。通过对该相位响应的解析解进行微分,建立了WBG时延谱的半解析型通解。基于该时延谱通解,仿真分析了均匀和线性啁啾WBG的时延谱,并与用其他方法得到的时延谱及其实测谱进行对比分析,以验证时延谱通解的分析精度和效率。对比结果表明,基于该时延谱通解的分析结果在整个反射带内与用其他方法得到的时延谱计算值及实测值一致。该时延谱通解可用于快速、精确分析任意复杂WBG的时延谱,对有解析型和离散型傅里叶变换的WBG分别具有O(N),O(N1bN)的线性复杂度(N是计算点数)。该方法可为分析、设计和应用WBG的相位和时延特性提供通用的基础理论和解析化方法。

紫外固化型聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器

利用紫外固化材料SU-8 2005与热交联聚合物甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯[P(MMA-GMA)]分别作为波导芯层和包层材料,通过直接光刻技术,成功实现了厚度为5μm,宽度为9μm,光栅高度为4μm的起伏型高阶布拉格波导光栅滤波器。对光栅器件的谐振波长,光透射率等重要参数进行了模拟设计。测得制备的聚合物高阶布拉格波导光栅滤波器的谐振波长为1 550.4 nm,消光比为23 dB,3-dB带宽为2 nm。

Ge_(0.05)Si_(0.95)/Si异质结单模共面布拉格反射波导光栅的设计与分析

GeSi/Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件,分析GeSi/Si异质结的传光特性和布拉格条件,通过求解布拉格光栅方程,得出耦合系数和耦合效率。利用上述原理设计出入射角为66°,波导层的厚度为2μm,光栅长度为4 252μm,槽深为0.05μm,光栅周期为0.456μm,滤波带宽为0.214 nm,耦合效率为84.1%的1.3μm Ge0.05Si0.95/Si异质结单模共面布拉格反射光栅,并用数值模拟了入射光波电场和反射光波电场的分布。

基于Y型分支与布拉格光栅结构的集成光芯片研究

采用Y型分支与深刻蚀布拉格波导光栅相集成的方案,制备了带有通道监控功能的1×8光分路器集成芯片。耦合封装后的集成光芯片同时实现了稳定的通道光信号传输与监控功能。集成光芯片8通道反射谱中心波长范围为1 597 nm~1 639 nm,间隔为6 nm,3 dB带宽最大为0.67 nm,通道反射率最低为88.24%。1 550 nm波长下测试8通道的平均插损为11.92 dB,输出均匀性为0.19 dB。本文设计并制备的集成光芯片结构简单、集成化高,可以应用于光纤到户建设及其他光网络传输中,实现网络链路状态的实时监控。

基于相位掩模法的高阶布拉格波导光栅特性

对基于相位掩模法的高阶布拉格(Bragg)波导光栅的特性进行了研究,不同阶数Bragg波导光栅的谐振波长均随饱和系数的增大而增大。综合考虑光栅阶数、相位掩模板衍射效率及饱和系数对Bragg波导光栅折射率调制幅度的影响,当Bragg波导光栅阶数为2,且饱和系数为0.67时折射率调制幅度达到最大,此时Bragg波导光栅的最大反射率最大,零值带宽最大。随着光栅长度的增大,最大反射率增大,零值带宽减小。波导光栅的饱和系数随写入光强与刻写时间乘积的增大而增大,当此乘积为160s·W/cm2时饱和系数为0.67,因此可以通过控制写入光强与刻写时间使饱和系数达到最优。

基于铌酸锂的高阶可调谐布拉格波导光栅特性分析

提出了一种可在铌酸锂上利用光刻及钛扩散方法实现高阶可调谐的布拉格波导光栅结构,并对其相关特性进行了分析。分析了占空比、光栅阶数、波导宽度差及外加电压对高阶布拉格波导光栅反射谱特性的影响。结果表明,折射率调制度、最大反射率与零值带宽均随占空比呈周期性变化,中心波长随占空比的增加向长波方向漂移。在各阶光栅均取最佳占空比时,折射率调制度最大;随着光栅长度的增大,最大反射率增大而零值带宽减小。随着波导宽度差的增大,最大反射率及零值带宽均增大,中心波长向长波方向漂移。当外加电压增加时,反射谱谱线形状几乎不变化,中心波长会向长波方向漂移,且呈线性增长趋势。

双边调制布拉格波导光栅的特性研究

设计了一种一次性制备双边调制布拉格波导光栅的新方法。通过周期性改变波导的宽度实现波导光栅的空间调制,其优势是利用波导的制备工艺将波导及光栅一次性制备,工艺简单。基于转移矩阵理论,研究了该结构的波导光栅反射谱特性与波导宽度、波导宽度差、光栅占空比及波导宽度变化的形状的关系。结果表明,双边调制比皱阶调制3 d B带宽明显变大,最大反射率稍有增大。当波导宽度差不变时,随波导宽度增大,最大反射率和零值带宽都随之减小。当波导宽度不变时,随波导宽度差增大,最大反射率和零值带宽都随之增大。当波导宽度与波导宽度差均不变时,光栅占空比为1/2时最大反射率最高,零值带宽最大。且波导宽度差足够大时,可通过改变占空比来改变零值带宽。波导变化的形状对波导光栅的反射谱性能影响较小。