聚合物Y分支波导的TM模分析

本文利用有效折射率法计算聚合物脊形波导的横向折射率分布,将三维光波场传播问题简化为二维问题;从导模满足的标量波动方程出发,结合透明边界条件,采用Crank-Nicholson差分格式,得出有限差分束传播法的基本方程。对Y分支波导结构中TM模的传播及损耗特性进行理论分析,得出了优化的结构参数:Y分支角α=1.1°,脊宽W=5μm,波导间距G=20μm。

光纤陀螺用双Y分支波导相位调制芯片与PIN-FET集成器件

针对集成化、小型化及低成本光纤陀螺应用需求,基于光路耦合和精密组装等工艺研制了双Y分支波导相位调制器芯片与PIN-FET组件封装级集成的样品器件。装机测试表明,该光纤陀螺在常温下的零偏稳定性优于0.2°/h。

双M-Z干涉仪中Y分支波导设计与分析

介绍了分支波导和S形弯曲波导,设计了对称双Y分支S形弯曲波导的结构,并计算了其弯曲损耗。对1/2Y和1/4Y分支波导的传输及弯曲损耗随长度的变化进行了模拟仿真,结果表明,设计的双Y分支波导达到了低损耗的要求。最后对双M-Z干涉仪的光场传输进行了二维各向同性仿真,得到其光场传输图和折射率分布图。结果表明,设计的双M-Z干涉仪的分光比可达1∶1∶1∶1。

基于S型Y分支波导的石墨烯M-Z电光调制器设计

利用COMSOL软件设计了一种基于S型Y分支SOI脊波导的石墨烯M-Z电光调制器,并对Y分支波导曲率半径、相位臂长度、芯层间距和输入输出直波导长度等结构参数对调制器的影响进行了分析。在此基础上对电光调制器的性能指标进行了计算和优化,最终设计出了3dB带宽为143GHz、消光比为15.05dB的硅基石墨烯M-Z电光调制器。

新型非对称Y分支波导设计与分析

非对称型Y分支波导是用于实现分支波导光功率非均分输出的重要单元器件,在集成光子器件中有广泛应用。基于全内反射原理,提出了一种新型非对称Y分支波导,通过将左右分支波导相对于输入波导在横向方向上进行偏移以实现特定分束比光输出,并对其光学特性进行模拟分析。结果表明,该波导结构不仅能实现任意特定分束比光输出,在分支角达到14°条件下其输出损耗仅为0.417 dB,而且偏振依赖性低、工艺制作难度小,这种新型非对称Y分支波导在集成光子器件中具有重要应用意义。

基于表面等等离波子的新型Y分支波导

新型高效的纳米光波导器件的研制纳米集成光学的核心技术之一。Y分支波导作为最基本的分光和光路连接元件是纳米光学器件设计与制备的基础。运用时域有限差分(FDTD)法,模拟计算了基于表面等等离波子(SPP)的纳米Y分支波导的传输特性。结果表明,该新型Y分支波导在光通信波段可以实现大角度的分光功能,且在180°分支情况下,传输效率仍高达92.8%以上。另外,该波导还具有导波性能良好、对分叉处间隙缺陷大小不敏感及制作容差较大和器件尺寸在纳米量级等特点。对该新型光波导器件的研究为未来纳米集成光学器件的研制和应用有一定的指导意义。

一种带有锥形多模过渡区的Y分支光波导

为减小Y分支波导的分支损耗,提出在输入波导和两输出波导间引入锥形多模过渡波导。与已被用于减小Y分支波导分支损耗的矩形多模过渡波导相比,所引入的锥形多模过渡波导,不仅可以减小过渡波导的长度,还可进一步减小分支损耗。利用三维有限差分光束传播法,对具有锥形过渡波导的退火质子交换铌酸锂Y分支光波导进行了数值模拟。数值结果为该类Y分支光波导的设计和制备提供参考。

光学Y分支三维波导的数值模拟

针对光学 Y分支三维波导结构及折射率分布 ,运用有限差分波束传播方法 (FD-BMP)进行了数值模拟 .由数值结果可得 ,FD-BPM法算得的分支损耗为 0 .3 7d B,而原有的快速傅立叶变换法 (FFT-BPM)算得的分支损耗为 0 .3 0 d B.分析指出 ,FD-BMP的结果较为合理 .对两种方法的计算时间比较发现 ,FD-BMP比 FFT-BMP快 5～

聚合物Y分支脊形波导的单模条件

有机聚合物光波导近年来成为研究的热点,它为实现下一代的光电集成回路提供了另外一种选择。它所具有的一系列优点如下:(1)与传统的材料相比,有机聚合物光波导容易在各种衬底上制作,其制作成本也得以降低,并且使得与有源器件如激光器、调制器、探测器的单片集成成为可能;(2)有机聚合物波导材料的折射率可以进行调整以满足耦合损耗和弯曲损耗的折中选择;(3)此外,有机聚合物的热光系数比S iO2大一个数量级,而其导热系数却比S iO2和S i小得多。有机聚合物Y分支是强度调制器和光开关等器件的重要组成。光波导器件在和单模光纤一起使用时要求其实现单模传输,这样可以减少耦合损耗。利用变分有效折射率法计算了聚合物Y分支脊形波导的光场分布。变分有效折射率法是变分法(VM)和有效折射率法(EIM)的结合,它结合了两种方法各自的优点,能够很精确地模拟光场分布情况。利用变分有效折射率法验证了满足单模传输的脊形波导结构参数:芯层厚度为1.5μm,脊高为0.2μm,脊宽为5μm。

Y分支LiNbO_3波导的单模特性的测试方法研究

光纤陀螺中使用的Y分支相位调制器对单模特性要求非常高。文中深入研究了Y分支波导的多模特性,在理论分析的基础上用BPM做了Y分支的设计和仿真,模式耦合分析表明,当Y分支波导为多模时,其倒置输入时的输出功率会随波长变动发生周期性波动,该特征可用于定量判定多模临界波长。归纳数据,提出了一种独特的通过Y分支输出功率曲线测定其多模临界波长的方案,并且通过Y分支波导的测试实验验证了该方案的有效性。

基于波导Y型分支使用E面有耗平面传输线的功率合成器

本文在毫米波频段设计了一种宽带的基于波导Y型分支使用E面有耗平面传输线的两路功率合成器,平行于E面的有耗传输线能解决传统的波导Y型分支分支路端口间隔离度和分支路端口驻波特性差的问题。同时这种电路结构加工装配简单方便。仿真结果表明:基于波导Y型分支使用E面有耗平面传输线的功率合成器,在整个Ka频段所有端口的回波损耗都低于-16d B,分支路端口间的隔离度大于17d B,插入损耗小于0.16d B。该电路结构加工安装简易,性能良好,可以应用在毫米波多路的功率合成网络,在保证高稳定性的同时能获得大功率的输出。

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。

一种新型1×8平面波导光分路器的设计

设计了采用输入波导、缓变展宽波导和宽的直过渡波导的Y型分支波导结构,大大降低了光分路器的插入损耗。利用OptiBPM软件,将其逐级扩展为1×8平面波导光分路器。分别研究了波导折射率、弧形波导长度、分支角及输入波长对该平面波导光分路器输出特性的影响,并结合最优结构参数对其进行了优化。仿真结果表明:该光分路器插入损耗、输出均匀性的最佳值分别为9.96 dB、0.41 dB。器件设计参数及性能可以满足批量生产要求,对光分路器的设计和生产工艺有一定的参考价值。

新型低损耗级联式1×4光分路器的优化设计

为改进传统Y分支光分路器损耗较大的缺陷,我们采用激模波导结构设计新型Y分支波导和由三个分支级联的新型Y分支波导构成低损耗1×4光分路器。设计中利用辐射模和本征基模的叠加来修正光波场,通过改善模匹配来降低分支耦合损耗,同时在1×4光分路器中加入直波导来改善和优化分路器的输出均匀性,并用有限差分光束传播法对该Y分支波导和1×4光分路器进行数值模拟。模拟结果表明,该结构具有均匀性好、损耗小和结构简单等优点,有利于器件的进一步集成和大批量生产。

质子交换LiNbO_3波导调制器多模截止波长的测试技术研究

提出并实验了一种采用倒置输入的结构来测定Y分支LiNbO3波导相位调制器的多模截止波长的新方法,模式耦合分析表明,倒置输入的Y分支波导的多模传输的输出功率具有随波长变动发生振荡的特征,该特征可用于定量判定多模截止波长。方法的有效性得到了波束传播法(BPM)仿真和样品实验两方面的验证。

集成光学迈克尔逊干涉型加速度地震检波器

为了提高地震检波器的检测灵敏度,增强其性能可靠性,使其体积微型化,利用集成光学原理设计研制了迈克尔逊干涉芯片,并与光纤-质量块简谐振子、光源、光电探测器制成迈克尔逊干涉型加速度地震检波器,检波器具有灵敏度高、频带宽、重量轻、抗电磁干扰等优点,设计参数相位检测灵敏度△φ/a为1.1×10-2 rad/(m·s-2),测试结果表明,在工作频带O～1065 Hz内,振动与检波器输出信号吻合良好,达到设计要求.