基于环氧树脂硅烷的平面光波导的制备与表征

采用无水溶胶-凝胶合成方法,以二苯基二羟基硅烷（Diphenylsilanediol,DPSD）和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（γ-glycidoxypropyl-trimethoxysilane,GPTS）为先驱体,制备出有机-无机杂化光波导材料,并在石英玻璃基片上旋涂制得平面光波导薄膜。用Abbe折射仪测试薄膜的折射率,用紫外-可见光-近红外分光光度计测试了薄膜的光吸收性质,用Fourier红外光谱仪和Raman光谱仪测试了薄膜的红外振动吸收光谱和Raman散射光谱并讨论了材料结构,并用棱镜耦合法测试平面光波导在632.8nm波长下的光传输损耗。结果表明：控制DPSD的加入可以调节薄膜的折射率（1.461~1.481）;薄膜在可见光和近红外区域的光透过率在90%以上;平面光波导的光传输损耗约为0.26dB/cm。

同时存在横向位移和角度偏差时两平板光波导的连接损耗

用对称平板光波导基模场的高斯近似来计算同时存在横向位移、角度偏差以及波导参数不一样情况两单模平板波导的连接损耗，导出了非常简单的公式，同时也给出了数值计算的实例。

两个梯度折射率分布平面光波导之间的连接损耗

计算了两个不同的梯度型平面光波导在横向位移与角度偏差同时存在时的连接损耗．功率传输系数展开成Ｈｅｒｍｉｔｅ－Ｇａｕｓｓｉａｎ函数的级数后，迭合积分可解析求出，文中方法的精度比基模场的高斯近似方法高得多．并给出了数值计算实例并对连接损耗受各别偏差及波导参数的影响进行了讨论。最后检验了单一偏差连接损耗相加近似复合偏差连接损耗这一直观方法的准确程度．

两不同单模平面光波导的连接损耗与模场半宽之间的关系

模场半宽是单模光波导的重要参数,它与众多的传输特性相联系.对于圆对称单模光纤,文献提出了两个著名的模场半径,并发现它们与光纤的众多传输特性相联系.对于单模平面波导,文献提出了高斯最小二乘拟合模场半宽的定义,文献提出了两种矩定义模场半宽——近场二阶矩和Laplace模场半宽,并导出它们和横向偏移损耗和角向偏移损耗的关系式,对阶跃对称单模平面光波导的TE_0模的计算表明:当偏移量较小时,用矩定义模场半宽算得的损耗将比用高斯最小二乘拟合模场半宽算得的更准确.本文首先导出了任意两不同对称单模平面光波导在高斯近似下的横向偏移和角向偏移损耗公式,接着用矩定义模场半宽直接代替高斯模场半宽得到了矩定义与连接损耗的关系式,最后以阶跃对称单模平面光波导的TE_0模为例进行了大量计算,结果发现当偏移量较小时,用矩定义和高斯最小二乘拟合模场半宽算得的损耗误差均较小,并且若两光波导厚度相差不大,归一化频率及偏移量均较小时,用矩定义算出的连接损耗比高斯近似准确.

矩量法研究平面波导点缺陷引起的散射损耗

对平面波导工艺过程里出现的点缺陷 ,如气泡、灰尘颗粒等对平面波导内光场造成的散射提供了一种简单而又实用的计算方法。计算基于格林函数方法 ,并利用矩量法求解积分方程 ,采用分块矩阵优化算法 ,使得算法的计算时间直接与点缺陷大小相关 ,提高了效率。证明了一定大小的点缺陷在特定的波长处会产生很大的散射损耗 ,证明点缺陷的散射损耗依赖于缺陷大小和光学性质而与其在波导中的位置无直接关系。以二氧化硅平面波导为例 ,分析了对中心波长 1.5 5 μm的入射光场 ,分别存在气泡和灰尘颗粒两种点缺陷时 ,散射损耗随点缺陷大小的关系特性 ,指出工艺过程特别应该避免某些孔径的点缺陷。