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基于表面等离子共振的光纤探针折射率传感器
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作者 刘纯纯 葛益娴 +1 位作者 李玲 郭志勇 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期579-585,共7页
基于表面等离子体共振效应,设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型,利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真,分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的... 基于表面等离子体共振效应,设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型,利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真,分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度,从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大,共振深度出现极值;传感区长度越长,共振深度越深;银膜在50 nm处传感器性能较优,银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。 展开更多
关键词 导播光学(光纤 集成光学) 表面等离子体 锥形结构 单模光纤 复合膜
基于波导间隔余弦分布的光学相控阵研究 预览
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作者 郭亚平 赵江 李波 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期98-102,共5页
为了提高稀疏光学相控阵的精度和效率,采用输出波导间隔成余弦分布的结构,基于绝缘体上硅平台设计出1×16光学相控阵;结合有效折射率法和2-D有限差分传播法进行了远场强度分布仿真模拟。结果表明,边瓣抑制比从89.72%减小到41.46%,... 为了提高稀疏光学相控阵的精度和效率,采用输出波导间隔成余弦分布的结构,基于绝缘体上硅平台设计出1×16光学相控阵;结合有效折射率法和2-D有限差分传播法进行了远场强度分布仿真模拟。结果表明,边瓣抑制比从89.72%减小到41.46%,主瓣半峰全宽从1.20°被压缩到0.81°;这种设计方法能够显著抑制栅瓣,进一步压缩主瓣。该研究在机器人避障、无人驾驶、目标探测等光束偏转领域将有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 集成光学 光学相控阵 余弦分布 远场强度分布 光束偏转
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基于三微环串联阵列的8通道密集波分复用器 预览
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作者 宫原野 丁智 《江汉大学学报:自然科学版》 2019年第4期314-320,共7页
采用信号流程图理论与微环谐振理论设计了一种新型的基于三微环串联阵列的8通道波分复用器。采用MATLAB仿真工具对该器件输出谱进行分析,通过优化传输耦合系数、微环谐振器的半径等结构参数获得品质因子达到1 687. 09、精细度13. 59、... 采用信号流程图理论与微环谐振理论设计了一种新型的基于三微环串联阵列的8通道波分复用器。采用MATLAB仿真工具对该器件输出谱进行分析,通过优化传输耦合系数、微环谐振器的半径等结构参数获得品质因子达到1 687. 09、精细度13. 59、形状因子为0. 651的输出谱。利用这种多个微环阵列耦合总线波导可以构建一个密集波分复用器结构,它也为设计制作多通道波分复用器奠定了基础。 展开更多
关键词 集成光学 光纤谐振环 光学滤波器 密集波分复用器
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基于马赫-曾德尔干涉仪的光纤扭转传感器
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作者 亓志扬 温晓东 +3 位作者 张聪聪 刘子晨 聂丽 郝祥龙 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期54-57,共4页
提出一种基于马赫-曾德尔干涉仪的扭转传感器,通过实验进行了验证。干涉仪采用无芯光纤-七芯光纤-无芯光纤的结构,当七芯光纤发生扭转时,中心纤芯和外部纤芯的相位差发生变化,使得其透射光谱随之改变。实验结果表明,随着七芯光纤扭转角... 提出一种基于马赫-曾德尔干涉仪的扭转传感器,通过实验进行了验证。干涉仪采用无芯光纤-七芯光纤-无芯光纤的结构,当七芯光纤发生扭转时,中心纤芯和外部纤芯的相位差发生变化,使得其透射光谱随之改变。实验结果表明,随着七芯光纤扭转角度的增加,输出光谱的下陷峰向短波长方向偏移,其传感敏感度为0.33nm/(°),角度最小测量精度为0.15°。所提光纤传感器具有成本低、构造简单、制作简便的优点,可以应用于涉及扭转、旋转等的角度测量领域。 展开更多
关键词 导波光学(光纤 集成光学) 马赫-曾德尔干涉仪 多芯光纤 扭转/旋转
基于硅基光子学的2维相控阵真时延网络 预览
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作者 金俊傲 张强 +2 位作者 余辉 郑史烈 章献民 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期666-671,共6页
为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统,采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术,提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络,利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制,真时延网络的复杂度可以降低至... 为了实现大规模2维相控阵天线的光学真时延系统,采用基于硅基光子学的二进制硅基集成二进制光延迟线技术,提出一种2维相控阵(N×N)真时延网络,利用2维相控阵结构的对称性以及行延迟和列延迟的独立控制,真时延网络的复杂度可以降低至(N-1)/2(N为奇数)或N/2(N为偶数)。理论分析了该时延控制方案和集成时延芯片的设计,以8×8的2维相控阵为例,设计实现了包含4种硅基二进制时延线的真时延芯片,测量了该芯片的时延量,并针对测量的时延量仿真分析了2维相控阵天线的波束扫描特性。结果表明,该真时延网络能够满足相控阵天线波束指向要求(角度误差小于0.5°);集成光学技术的采用减小系统的体积和成本。该研究为大规模2维相控阵天线的真时延网络实现提供了一种可行的方法。 展开更多
关键词 集成光学 光学真时延 二进制时延线 相控阵天线
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垂直耦合悬空型氮化硅微盘光学传感器 预览
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作者 冉纲林 顾昌林 +3 位作者 仲路铭 张福领 武腾飞 冯吉军 《计测技术》 2019年第4期44-49,共6页
提出了一种垂直耦合型悬空氮化硅微盘谐振型传感器,该传感器由一个底部非悬空的接入波导和一个顶部悬空的微盘腔组成,并用实验证明了其具有较高的器件灵敏度和良好的机械稳定性。对于半径40μm的微盘,在1548.98nm谐振波长下可以实现超过... 提出了一种垂直耦合型悬空氮化硅微盘谐振型传感器,该传感器由一个底部非悬空的接入波导和一个顶部悬空的微盘腔组成,并用实验证明了其具有较高的器件灵敏度和良好的机械稳定性。对于半径40μm的微盘,在1548.98nm谐振波长下可以实现超过104的品质因数以及大小适中、5.66nm的自由光谱范围。该传感器的灵敏度可通过覆盖不同的有机液体来测量,实验测得值约为554nm/RIU。该三维传感器的制备与传统的光刻工艺相兼容,利于大批量低成本生产,同时凭借器件尺寸小、工艺简单、检测灵敏度高、响应快、免标记等特点,在国防安全、生物检测和环境监测等方面具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光学微腔 悬空型微盘 集成光学 传感器
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基于跑道型微环谐振器的窄带高消光比滤波器的研究 预览
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作者 宫原野 董姗姗 +2 位作者 牛长流 丁智 沈志兴 《蚌埠学院学报》 2019年第5期55-58,共4页
针对密集波分复用系统中对窄带宽高消光比的滤波需求,设计一种新型的基于跑道型微环谐振器的窄带宽高消光比滤波器。仿真结果表明:滤波器输出端和下载端的输出光谱具有窄带宽、高消光比和高品质因子的优点,能够在密集波分复用系统中发... 针对密集波分复用系统中对窄带宽高消光比的滤波需求,设计一种新型的基于跑道型微环谐振器的窄带宽高消光比滤波器。仿真结果表明:滤波器输出端和下载端的输出光谱具有窄带宽、高消光比和高品质因子的优点,能够在密集波分复用系统中发挥良好的选频滤波功能。滤波器结构中,跑道型微环谐振器的直波导长度与自由光谱范围成反比、直波导与谐振器之间的耦合系数与滤波器消光比成反比。 展开更多
关键词 集成光学 跑道型微环谐振器 消光比 光学滤波器
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回音壁模式光学微腔器件的封装与集成 预览
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作者 王鹏飞 李昂震 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期89-98,共10页
回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音... 回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音壁模式微腔器件的实用化问题日益受到关注,大量相关研究被报道.本文简要介绍了关于回音壁模式光学微腔器件封装和集成的最新研究进展. 展开更多
关键词 集成光学 回音壁模式 光学微腔 倏逝场 生物传感 激光
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W波段电光相位调制器的设计与建模分析
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作者 赵铭明 何云涛 +2 位作者 苏兴华 田震 牛芳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期217-224,共8页
W波段(2.73~4 mm)电光相位调制器(EOM)结构具有多参数和设计复杂的特点,参考共面波导传输线理论和EOM理论,结合三维电磁仿真高频结构仿真软件HFSS,对调制器进行有限元分析和计算。针对EOM几何结构中的关键参数,在4个维度上进行模型仿真... W波段(2.73~4 mm)电光相位调制器(EOM)结构具有多参数和设计复杂的特点,参考共面波导传输线理论和EOM理论,结合三维电磁仿真高频结构仿真软件HFSS,对调制器进行有限元分析和计算。针对EOM几何结构中的关键参数,在4个维度上进行模型仿真计算,建立EOM的多维度数学模型。根据仿真模型,得到EOM几何结构参数与主要性能的变化规律,确立EOM的模型结构。通过结构优化,得到频率为100 GHz的EOM模型,调制器速率匹配,阻抗匹配,并且衰减较小。 展开更多
关键词 集成光学 电光相位调制器 铌酸锂 性能匹配 W波段 光学器件
一种光学集成式杜瓦组件的设计与制备 预览
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作者 张磊 林国画 +1 位作者 康键 范博文 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1075-1079,共5页
红外探测器杜瓦集成光学技术通过将光学系统集成在杜瓦组件内部,使之处于恒定的低温环境中,实现光学系统的低温化、无热化和小型化,有效提高红外成像系统的探测精度、灵敏度和对环境温度变化的适应能力。本文通过短焦距、大视场集成光... 红外探测器杜瓦集成光学技术通过将光学系统集成在杜瓦组件内部,使之处于恒定的低温环境中,实现光学系统的低温化、无热化和小型化,有效提高红外成像系统的探测精度、灵敏度和对环境温度变化的适应能力。本文通过短焦距、大视场集成光学中测杜瓦组件的研制,获得了杜瓦内集成低温光学系统的设计方法,对于开展杜瓦集成光学技术研究具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 红外探测器 杜瓦 集成光学 低温光学
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基于自聚焦效应的新型模斑变换器
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作者 李梦华 孙崇磊 赵佳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期226-232,共7页
提出了一种新型的基于渐变折射率波导自聚焦效应的模斑变换器,分析了均匀折射率波导和渐变折射率波导的模式场分布及传输特性,研究了自聚焦效应的原理。利用时域有限差分法,计算得到了该变换器的插入损耗和回波损耗,所提模斑变换器与现... 提出了一种新型的基于渐变折射率波导自聚焦效应的模斑变换器,分析了均匀折射率波导和渐变折射率波导的模式场分布及传输特性,研究了自聚焦效应的原理。利用时域有限差分法,计算得到了该变换器的插入损耗和回波损耗,所提模斑变换器与现有的最好模斑变换器的性能相当,但长度缩短至其1/6。该新型模斑变换器可用于集成光学系统中。 展开更多
关键词 集成光学 硅基光电集成 模斑变换器 渐变折射率波导 自聚焦效应
飞秒激光在微加工领域的研究进展及其应用
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作者 杨涵 于希辰 +2 位作者 吴一帆 刘海青 李东亚 《应用激光》 CSCD 北大核心 2019年第2期346-354,共9页
近年来,为了使加工技术更加精准、无误差,各国研究者投入到了微加工领域的研究。而飞秒激光以其极高的峰值、较小的损伤阈值、高的聚焦力,使其成为国内外在微加工领域的热点研究对象。总结了近年来飞秒激光在微加工领域的研究进展,并从... 近年来,为了使加工技术更加精准、无误差,各国研究者投入到了微加工领域的研究。而飞秒激光以其极高的峰值、较小的损伤阈值、高的聚焦力,使其成为国内外在微加工领域的热点研究对象。总结了近年来飞秒激光在微加工领域的研究进展,并从微加工金属材料、集成光学、生物医疗、纳米加工领域进行综述,最后指出飞秒激光发展到现在所存在的问题及对未来的期想。 展开更多
关键词 微加工 飞秒激光 损伤阈值 集成光学
硅基片上光学器件实验设计 预览
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作者 廖莎莎 李强 +1 位作者 廖希 明艳 《教育教学论坛》 2019年第25期275-276,共2页
集成光学是光通信的重要发展方向,而硅是最有可能实现大规模集成的材料,所以硅基光学器件在集成光学中具有十分重要的地位。在通信、电子信息、光电信息等相关专业开设硅基集成光学课程是非常有必要的。本文以光学器件设计领域广泛应用... 集成光学是光通信的重要发展方向,而硅是最有可能实现大规模集成的材料,所以硅基光学器件在集成光学中具有十分重要的地位。在通信、电子信息、光电信息等相关专业开设硅基集成光学课程是非常有必要的。本文以光学器件设计领域广泛应用的Lumeical软件为例,详细介绍了利用该软件设计片上布拉格光栅的教学环节和步骤。 展开更多
关键词 集成光学 硅基光子学 布拉格光栅 教学模式
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对脊重叠鳍线加载右左手材料后其传输特性的数值计算
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作者 孙海 韩仲明 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第9期141-148,共8页
利用矢量有限元法,研究了加载右手材料和左手材料的对脊重叠鳍线的传输特性,重点讨论了金属鳍的厚度对其特性的影响,同时研究了材料对主模截止波长、单模带宽、主模和第一高阶模场结构及色散特性的影响。结果表明,加载左手材料时,主模... 利用矢量有限元法,研究了加载右手材料和左手材料的对脊重叠鳍线的传输特性,重点讨论了金属鳍的厚度对其特性的影响,同时研究了材料对主模截止波长、单模带宽、主模和第一高阶模场结构及色散特性的影响。结果表明,加载左手材料时,主模截止波长几乎都比加载右手材料时小,主模截止波长和单模带宽随加载区域的扩大呈相反的变化趋势,主模场线和第一高阶模场线在加载区域的分布形状完全相反,色散特性相似。这些数值计算结果有助于新型微波和毫米波器件的设计。 展开更多
关键词 集成光学 对脊重叠鳍线 右左手材料 矢量有限元法 主模截止波长 单模带宽 场结构 色散特性
集成光学声光可调谐滤波器侧瓣问题研究
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作者 高树理 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期179-182,共4页
基于模式耦合原理,计算得到声光可调谐滤波器输出波形的第一侧瓣高达-9.5 dB,实验得到该结果约为-8 dB;阐明了侧瓣产生的机理,并提出了一种通过改变三处光波导宽度来弯曲螺线的方法。结果表明,通过改变三处光波导宽度的方法可使声光可... 基于模式耦合原理,计算得到声光可调谐滤波器输出波形的第一侧瓣高达-9.5 dB,实验得到该结果约为-8 dB;阐明了侧瓣产生的机理,并提出了一种通过改变三处光波导宽度来弯曲螺线的方法。结果表明,通过改变三处光波导宽度的方法可使声光可调谐滤波器输出波形的侧瓣高度降低到-23 dB。 展开更多
关键词 集成光学 模式耦合 声光可调谐滤波器 光波导宽度 侧瓣降低
基于反谐振波导微环的光控波束延时网络设计
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作者 申芳芳 苏鑫鑫 +3 位作者 杨思成 武震林 赵明山 韩秀友 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期231-238,共8页
设计了面向Ka频段(30 GHz)相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域,波导微环处于反谐振状态,以实现大带宽、连续可调延时;通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控,基于差分平衡探... 设计了面向Ka频段(30 GHz)相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域,波导微环处于反谐振状态,以实现大带宽、连续可调延时;通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控,基于差分平衡探测器还原出射频信号。优化设计了级联双波导微环的结构参数,使每条路径的延时量在0~24.9 ps范围内连续可调,延时带宽大于4 GHz,实现了最大扫描角为±30°的波束扫描。对光延时网络链路的增益和噪声系数进行了推导分析,评估了整个延时芯片系统在实际应用中的性能。 展开更多
关键词 集成光学 光控波束 光延时线 波导微环 反谐振
基于锯齿共振腔耦合金属波导结构的多通道等离子体逻辑门输出光源
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作者 肖功利 徐俊林 +9 位作者 杨宏艳 韦清臣 窦婉滢 杨秀华 张开富 杨寓婷 李海鸥 李琦 陈永和 傅涛 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第12期135-141,共7页
提出了一种基于锯齿共振腔耦合金属波导结构。研究发现,该波导结构在加入锯齿共振腔后有更好的信号输出频率,可通过调整锯齿共振腔长度和宽度实现对逻辑门光源输出信号频率的控制;并通过增加结构中输出波导数量来增加逻辑信号的输出端口... 提出了一种基于锯齿共振腔耦合金属波导结构。研究发现,该波导结构在加入锯齿共振腔后有更好的信号输出频率,可通过调整锯齿共振腔长度和宽度实现对逻辑门光源输出信号频率的控制;并通过增加结构中输出波导数量来增加逻辑信号的输出端口,可实现双通道及三通道逻辑信号的输出功能。该锯齿共振腔耦合金属波导结构构建的逻辑门输出光源具有较好的传输效率和较宽的工作带宽,通过调整锯齿共振腔的长宽参数,传输效率可达60%,平均工作范围为1000nm。 展开更多
关键词 集成光学 逻辑输出光源 时域有限差分方法 传输效率 金属波导
基于非对称圆形谐振腔金属-介质-金属波导结构的带阻滤波器
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作者 肖功利 窦婉滢 +9 位作者 杨宏艳 韦清臣 徐俊林 杨秀华 张开富 杨寓婷 李海鸥 傅涛 张法碧 孙堂友 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期204-210,共7页
提出一种金属-介质-金属非对称圆形结构,该结构由两个圆形谐振腔、一个传输波导和两个耦合波导组成。利用谐振腔的局域作用加强表面等离激元的耦合作用,获得较大的透射率。采用有限时域差分方法研究了圆形谐振腔半径、个数和两圆腔中心... 提出一种金属-介质-金属非对称圆形结构,该结构由两个圆形谐振腔、一个传输波导和两个耦合波导组成。利用谐振腔的局域作用加强表面等离激元的耦合作用,获得较大的透射率。采用有限时域差分方法研究了圆形谐振腔半径、个数和两圆腔中心距离对强透射特性的影响。结果表明,当非对称圆形谐振腔的半径为100nm、两圆间距为200nm时,该结构具有较高的透射率。通过优化主要参数,所设计结构的平均阻带宽度为1000nm,工作范围可增大到2500nm。 展开更多
关键词 集成光学 表面等离激元 金属-介质-金属 有限时域差分方法 圆形谐振腔 阻带宽度
离子交换多模条形波导折射率分布及光传输特性研究
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作者 陆锋 张俊生 +1 位作者 黄刚 景宁 《光电子技术》 CAS 北大核心 2019年第3期186-189,195共5页
为明确光在离子交换制备的条形波导中的传输行为,建立了离子交换技术制备的折射率分布模型,在对离子交换过程理论分析的基础上,通过计算机仿真分析了波导的折射率分布特性,得到了此类型波导中的折射率分布沿纵向、横向分别分布呈高斯及... 为明确光在离子交换制备的条形波导中的传输行为,建立了离子交换技术制备的折射率分布模型,在对离子交换过程理论分析的基础上,通过计算机仿真分析了波导的折射率分布特性,得到了此类型波导中的折射率分布沿纵向、横向分别分布呈高斯及高斯误差分布的结论,并对其受交换宽度、深度的影响进行了分析。据此建立波导模型,并通过有限元法对波导中光的模式进行计算,得到了不同折射率分布下光场模式传播,并对其特性进行了分析。此研究为通过离子交换技术制备渐变折射率波导及相关模分复用功能器件的设计工作提供了必要的参考依据。 展开更多
关键词 集成光学 波导分析 渐变折射率分布 离子交换
集成光学移相器波长相关性的比较研究 预览
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作者 丁君珂 陈浩 +3 位作者 蒋建光 孟浩然 刘欣悦 郝寅雷 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期205-209,共5页
移相器是一种常用的集成光学结构,其相移值的波长相关性决定了移相器的工作波长范围。针对移相器的波长相关性,文中对两种集成光学移相器设计方案(长度差方案和折射率差方案)所设计的二氧化硅基集成光学移相器进行了实验研究。在马赫-... 移相器是一种常用的集成光学结构,其相移值的波长相关性决定了移相器的工作波长范围。针对移相器的波长相关性,文中对两种集成光学移相器设计方案(长度差方案和折射率差方案)所设计的二氧化硅基集成光学移相器进行了实验研究。在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的两干涉臂之间,采用两种移相方案分别设计制作180°移相器,通过测试MZI的插入损耗与波长的依赖关系对两种移相器的波长相关性进行了比较。研究结果显示,折射率差方案所设计移相器的工作波长范围大约是长度差方案的1.8~1.9倍。这一实验结果与理论计算吻合,证明了折射率差方案设计的移相器的相移值波长相关性更小,因而具有更宽的工作波长范围。 展开更多
关键词 集成光学 移相器 MZI 插入损耗 波长相关性
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