1 浙江工业大学 环境学院, 杭州 310014
2 浙江工业大学 理学院, 杭州 310023
基于狭缝波导和热光学调制的耦合特性, 提出一种尺寸为15 μm×20 μm的绝缘硅基底的超小型微环谐振器, 该器件可通过调节加热器功率调节其带宽.用时域有限差分法模拟其可调谐特性, 结果表明, 当加热器功率从0 mW增加至0.742 mW时, 1550 nm入射光的TE模式在1 900 nm波长下的带宽可调范围为2.5 nm, TM模式在1 543 nm波长处的带宽可调范围为3.1 nm.该器件尺寸小、驱动功率低、可调谐带宽范围大, 适用于动态集成光信号处理, 如重构滤波和布线等.
集成光学 狭缝波导 时域有限差分法 微环谐振腔 热光调制 Intergrated optics Microring resonator Finite difference time domain Slot waveguides Thermo-optical modulation
Author Affiliations
Abstract
1 College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
2 Institute for Information Recording of NAS of Ukraine, Shpak Str. 2, Kiev 03113, Ukraine
We propose a design for efficient end-fire coupling of surface plasmon polaritons in a metal-insulator-metal (MIM) waveguide with an optical fiber as part of a simple photoplastic connector. The design was analyzed and optimized using the three-dimensional finite-difference time-domain method. The calculated excitation efficiency coefficient of the waveguide is 83.7% ( 0.77 dB) at a wavelength of 405 nm. This design enables simple connection of an optical fiber to a MIM waveguide and highly efficient local excitation of the waveguide. Moreover, the length of the metallic elements of the waveguide, and thus the dissipative losses, can be reduced. The proposed design may be useful in plasmonic-type waveguide applications such as near-field investigation of live cells and other objects with super-resolution.
Buffers, couplers, routers, switches, and multipl Near-field microscopy Plasmonics Photonics Research
2018, 6(3): 03000149
1 浙江工业大学 理学院, 杭州 310023
2 乌克兰国家科学院信息记录研究所, 乌克兰 基辅 03113
为了填补我国学术界和产业界在压贴三棱镜的国产化设计、制作以及测试等方面工作的空白, 研究了压贴三棱镜镜片结构设计理论, 并推导了压贴三棱镜镜片透过率以及畸变的计算公式, 数值模拟了不同材料、不同棱镜度数的压贴三棱镜的透过率以及压贴三棱镜的畸变情况.数值模拟结果表明: 与现有PVC材料相比, PMMA材料具有更大的阿贝系数和更小的材料吸收率, 是一种制作低成本压贴三棱镜的理想材料.利用金刚石切割工艺制作出精密的压贴三棱镜模版, 模版的表面光洁度达到14级, 并采用热压工艺, 在温度为180 ℃压力为130 kg/cm2的工艺参数下制作出不同棱镜度数的压贴三棱镜样片, 验证了以PMMA材料为基材、采用热压工艺制作压贴三棱镜的可行性.为了测试压贴三棱镜样片的实际棱镜度(Δ), 自主设计并搭建了压贴三棱镜棱镜度测量系统.实验结果表明: 对低(10Δ)、中(20Δ)、高(30Δ)三组压贴三棱镜样片的棱镜度测试结果与理论值的偏差分别为0.01Δ、0.04Δ和0.02Δ.所有样品的棱镜度偏差均符合国家医用棱镜的标准.因此, 所制作的压贴三棱镜样片具有较高的光线偏折精度, 为治疗儿童斜视疾病提供了一种高质量、低成本的产品方案.
菲涅尔棱镜 贴压三棱镜 斜视 透过率 棱镜度 Rigid Fresnel prisms Press-on prisms Strabismus Transmittance Prism diopter 光子学报
2017, 46(11): 1123003
1 浙江工业大学 理学院，浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学 义乌科学技术研究院，浙江 义乌 322001
3 乌克兰国家科学院 信息记录研究所，乌克兰 基辅 03113
为了解决长时数据存储的难题，开展了以数字格式在蓝宝石光盘表面写入数据的研究工作。根据艾林方程，分析了利用常用无机材料进行数据存储的数据失效时间。描述了在蓝宝石材料为基底的光盘上以数字格式记录数据的基本工艺流程，重点介绍了用于蓝宝石光盘的离子束刻蚀系统。实验结果显示，蓝宝石光盘表面刻蚀的信息坑宽度为0.6 μm，深度为0.2 μm，磁道节距为1.6 μm，符合ISO/IEC 10149:1995规定的CD-ROM格式数据存储要求，表明采用本文提出的方法实现蓝宝石光盘的数字化数据存储是可行的。此外，这种基本工艺流程不仅适用于蓝宝石光盘，同样适用于其它以高度稳定的材料(如石英玻璃)作为基底的光盘。
蓝宝石光盘 光学数据存储 长时数据存储 干法刻蚀 sapphire optical disk optical data storage long term data storage dry etching 光学 精密工程
2016, 24(10): 2456
为了提高 Triplexer Monitor的光信号采样性能和集成度, 提出一种基于非对称锥形波导结构的波长不敏感耦合器。该耦合器采用 SiO2-on-Si掩埋型光波导结构, 位于中心部位的锥形波导构成耦合区, 与之衔接的 S型弯曲波导实现信号光的输入和输出。采用传输矩阵法分析了光监测端口输出的归一化的耦合光功率, 分析时将耦合区的中心部位作为非对称矩形波导而外侧作为对称矩形波导。利用光束有限差分传播法 (FDBPM)和 MATLAB数值仿真得出: 当耦合区中心非对称矩形波导宽度分别为 5.50 μm和 3.35 μm时, 对于 1 300 nm到 1 600 nm的输入光波长范围, 可实现光监测端口 4%～8%的归一化耦合光功率。特别的, 在 1 310 nm、1 490 nm和 1 550 nm输入光波条件下, 耦合器在输出端的分光比分别为: 92:8、96:4和 93:7, 同时 TE模和 TM模的分光比变化保持在 5%以内。所设计的波长不敏感耦合器具有体积小、可靠性高等优点, 适合与 PLC型的 Triplexer实现单片集成。
单纤三向复用器 监测器 波长不敏感耦合器 分光比 Triplexer monitor wavelength-insensitive directional coupler beam splitter
在 LiNbO3单模波导上利用双光束干涉可形成光折变波导光栅，针对粗波分复用系统提出了通过实时改变双光束之间的夹角进而改变光栅间距，实现可调谐滤波的方案。利用光折变动力学理论，得到光栅调谐时间在毫秒数量级。研究发现，适当提高光强和增加杂质掺杂浓度可提高衍射效率、减少光栅初次建立时间。基于耦合波理论的数值模拟结果表明，增大光栅长度能使衍射效率提高且带宽变小，而增加折射率调制度使衍射效率提高但同时带宽变宽。在折射率调制度为 8×10-5，光栅长度大于 12 mm时，可获得 91%以上的衍射效率和小于 0.08 nm的带宽。
光器件 可调谐滤波器 光折变光栅 光折变动力学 optical devices tunable optical filter photorefractive grating photorefractive dynamics
光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因，理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景，分别搭建了器件隔离度为20 dB和30 dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络，仿真了串扰在光轨网络中的传播过程，并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明：光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件，且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果；在密集波分复用条件下，串扰对单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响，从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.
光轨 串扰 密集波分复用 仿真 Light trail Crosstalk Dense Wavelength Division Multiplexing(DWDM) Simulation
1 浙江电大萧山学院， 浙江 萧山 311201
2 浙江工业大学， 浙江 杭州 310032
声光可调谐滤波器的设计，关键是它的各个模块，包括光波导、模分离器、声波导和叉指换能器的参数设计。设计了叉指换能器各个参数，并对其射频驱动电路和匹配电路给出了设计思路，其中电路控制系统以单片机 AT89C52为主控制器，在频率为 158MHz频谱仪上得出了频率合成器的测试结果。
叉指换能器 驱动电路 匹配电路 设计 interdigital transducer drive circuit matching circuit design
为实现一种新型的 ROADM, 设计了基于四纤光纤头和变曲率球面透镜的四纤光纤准直器。变曲率球面透镜包括斜柱体和变曲率球体两部分; 4根尾纤在同一平面内等距排列, 各尾纤出射光对应曲率不同的球面, 可保证准直器出射光的出射角度满足应用要求。各尾纤出射面位于透镜的物方焦点处, 从而使从光纤出射的光束获得准直。利用矩阵光学理论, 设计出四纤光纤准直器球面半径、透镜长度等结构参数。利用 RSOFT模拟了光场在此器件中的传播, 得到光束的能量集中度大于 90%。
矩阵光学 光纤准直器 变曲率透镜 可重构光分插复用器 (ROADM) matrix optics fiber collimator variable-curvature lens ROADM
1 浙江工业大学 理学院, 杭州 310023
2 中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室, 北京 100083
采用非对称Y分支波导和多模干涉型耦合器级联的方案设计出了一种光纤到户用单纤三向复用器芯片.模拟光谱响应结果表明,三个波长输出光斑清晰，实现了1 490 nm和1 550 nm下行波长的下传和1 310 nm波长的上传.有限差分束传播法模拟结果表明:该器件插入损耗小于1.49 dB,三个响应波长的带宽满足ITU.984 规定的带宽要求;1 310 nm上传信号隔离度达到47 dB以上，1 490 nm与1 550 nm间信号隔离度达到29 dB以上.
光纤到户 单纤三向复用器 Y分支 多模干涉型耦合器 光束传播算法 Fiber To The Home(FTTH) Triplexer Y-Junction Multimode Interference(MMI) Beam Propagation Method (BPM)
