Author Affiliations
Abstract
Institute of Microelectronics, A*STAR (Agency for Science, Technology and Research), Singapore 138634, Singapore
Gas sensors have a wide variety of applications. Among various existing gas sensing technologies, optical gas sensors have outstanding advantages. The development of the Internet of Things and consumer electronics has put stringent requirements on miniaturized gas sensing technology. Here, we demonstrate a chip-scale silicon substrate-integrated hollow waveguide (Si-iHWG) to serve as an optical channel and gas cell in an optical gas sensor. It is fabricated through silicon wafer etching and wafer bonding. The Si-iHWG chip is further assembled with an off-chip light source and detector to build a fully functional compact nondispersive infrared (NDIR) sensor. The chip size is , and the dimension of the sensor excluding the microcontroller board is . This chip solution with compactness, versatility, robustness, and low cost provides a cost-effective platform for miniaturized optical sensing applications ranging from air quality monitoring to consumer electronics.
Photonics Research
2022, 10(1): 01000261
1 Key Laboratory of All Optical Network & Advanced Telecommunication Network of EMC, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
中国激光
2012, 39(s1): s105011
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
提出一种可用于宽带偏振无关光定向耦合器的新型双芯光子晶体光纤(PCF)，利用全矢量有限元方法分析了光纤结构参数对其光学特性的影响，得到了一组优化的双芯PCF结构参数,满足易于制作、易于接续和接续损耗低等应用要求,在此基础上对光纤结构进行了改进，进一步降低了制作难度，基于该光纤可以设计出在1.26~1.625 μm范围内分光比误差小于1%、两偏振态分光比误差小于0.2%的5050耦合器，并在现有实验条件下，试制了近似结构的双芯PCF。
光纤光学 双芯光子晶体光纤耦合器 有限元方法 宽带 偏振无关
报道了双芯掺铒光纤(TC-EDF)的研制工艺，采用改进化学气相沉积（MCVD）和光子晶体堆积工艺成功试制出单芯掺杂型双芯掺铒光纤。利用耦合模理论和速率方程数值模拟了信号功率在双芯掺铒光纤中的传输并分析了双芯掺铒光纤的增益均衡特性；同时制作了双芯掺铒光纤放大器(EDFA)并进行实验测试。结果表明，双芯掺铒光纤具有良好的增益均衡特性。
光通信 双芯 掺铒光纤 改进化学气相沉积 光子晶体
Author Affiliations
Abstract
Institute of Lightwave Technology, Key Lab of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network, Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
An original design of ring-core photonic crystal fiber (RPCF) is proposed. By splicing a section of the homemade RPCF between two segments of single mode fibers (SMFs), a simple modal interferometer is presented and experimentally demonstrated. Owing to the effects of the collapsed region, the ring modes in RPCF can be effectively activated. To our knowledge, it is the first time to demonstrate the modal interferometer based on the interference between the ring modes, which is different from the previously reported interferometers based on the interference between core modes or cladding modes. The temperature and strain characteristics of the interferometers with different lengths of RPCF are investigated.
环芯光子晶体光纤 模式干涉仪 光纤传感器 060.5295 Photonic crystal fibers 120.3180 Interferometry 060.2370 Fiber optics sensors Chinese Optics Letters
2010, 8(10): 986
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
基于全矢量有限元法，在1550 nm波段对掺锗芯光子晶体光纤(PCF)与普通单模光纤(SMF)的熔接损耗进行了理论分析，指出模场失配是造成两者熔接损耗大的最主要因素；进而提取自制的光子晶体光纤实际截面数据，更准确地估计出由模场失配引入的熔接损耗。采用电弧放电熔接技术, 通过反复实验给出了一组优化的熔接参数，并根据自制的光子晶体光纤具有掺锗芯子而采用重焊操作使得包层孔适量缩塌，可以有效地减小两种光纤的模场失配进而降低了熔接损耗，实现了光子晶体光纤和普通单模光纤的低损耗熔接。
光纤光学 光子晶体光纤 电弧熔接 有限元法 模场半径
1 Key Lab of All Optical Network and Advanced Telecommunication Network of EMC, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
2 Shandong Weifang Huaguang Precision Machinery Co., Weifang 261031, China
Frontiers of Optoelectronics
2009, 2(2): 170
1 全光网络与现代通信网教育部重点实验室， 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
由于接续问题仍然是制约光子晶体光纤(PCF)广泛应用的主要因素之一，以两种自制PCF为例，对不同PCF之间的熔接进行了深入探讨与实验分析。基于一种高效的低损耗熔接方案，将理论计算与实验测量相结合，选取合理的熔接参量对光纤端面模场进行重塑，使两光纤端面模场匹配程度大大提高，从而实现了对称结构与非对称结构PCF之间、以及两种非对称结构PCF之间的低损耗、高强度的熔接。此外，着重分析了非对称结构PCF光纤端面旋转对熔接损耗的影响。结果表明，该影响在很大程度上取决于PCF的结构参量(孔距和孔径)。对给出的旋转非对称结构的PCF，其旋转对熔接损耗影响不大，无需保偏光纤熔接机即可实现高效低损耗接续。
光学设计 光子晶体光纤 电弧熔接 熔接损耗 端面旋转
北京交通大学 光波技术研究所， 北京 100044
应用全矢量有限元法理论分析了普通同轴双芯掺杂结构产生大负色散特性的结构特点和原理，将这种双芯结构引入到光子晶体光纤(PCF)中，并提出一种新型的可实用化的色散补偿光子晶体光纤(DCPCF)结构。该结构由掺氟棒构成较低折射率的环形外芯，而内芯采用纯石英材料以降低由于掺杂过程引入的附加损耗，空气孔采用同一尺寸以简化制作工艺，选用7.5 μm左右的大孔距来获得与普通单模光纤耦合时的模场匹配。通过改变包层中空气孔的孔距、孔径，掺氟区域的大小和掺氟量，可以对光纤的色散特性进行调节。得出在Λ=7.5 μm, d/Λ=0.44, dF/Λ=0.45, nF=1.436788时，在1550 nm附近的色散值在-1240 ps/(nm·km)左右，内芯的模场面积为74.7 μm2。
光纤光学 光子晶体光纤 色散补偿 环芯掺氟 有限元法
北京交通大学光波技术研究所 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
将修正的矢量等效折射率模型和耦合模理论相结合,系统地研究了光子晶体光纤长周期光栅(PCFLPG)的特性。验证了光子晶体光纤长周期光栅的双谐振峰特性;定量地研究了光子晶体光纤结构参数如空气孔间距、相对孔径比和光栅参数如光栅周期、光栅长度、折射率调制深度和光栅啁啾量对光栅谐振峰强度和谐振波长的影响。研究结果为光子晶体光纤长周期光栅在光纤通信、光纤传感等方面的应用提供了理论依据。
光纤光学 光纤光栅 光子晶体光纤长周期光栅 修正的矢量等效折射率模型 耦合模理论
