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Abstract
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, HangZhou, 310027, China
We propose and demonstrate an ultrasensitive integrated photonic current sensor that incorporates a silicon-based single-mode-multimode-single-mode waveguide (SMSW) structure. This kind of SMSW structure is placed over a direct current carrying power resistor, which produces Joule’s heat to change the temperature of the SMSW and further results in the change of the effective refractive index between different propagating modes. Interference occurs when the modes recombine at the second single mode waveguide. Finally, the current variation is measured by monitoring the shift in the output spectrum of the multimode interferometer. In low current, the wavelength shift has almost linear dependence: Δλ∝Ic. This effect can be used as a current sensor with a slope efficiency of 4.24 nm/A in the range of 0–200 mA.
130.3120 Integrated optics devices 130.6010 Sensors 230.7380 Waveguides, channeled Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031301
浙江大学 信息与电子工程学院 微电子与光电子研究所, 杭州 310027
设计了一种可以探测单个纳米粒子的光学传感器结构, 该结构由双环、双环间耦合区的通孔和直波导构成, 并引入了Fano效应, 进一步增强了粒子在光场中出现时的光耦合场变化.当纳米粒子穿过两个微环间的通孔时, 其耦合系数和输出端的光强均发生变化, 提出了一种基于双环谐振器结构的高精度耦合系数传感方法, 通过检测双环谐振器耦合系数和输出端光强的变化对单体纳米粒子进行精确检测和计数.理论计算结果表明, 在损耗为1dB/cm的情况下, 与单环结构相比, 双环结构的灵敏度提升了两个数量级.该双环结构在减小波导损耗的同时有效提升了检测灵敏度.
光电子器件 光子传感器 微环谐振器 耦合系数 纳米粒子检测 Optoelectronic device Photonic sensor Microring resonator Coupling coefficient Nanoparticle detection
1 浙江大学 信息与电子工程学系, 杭州 310027
2 浙江大学 唐仲英传感材料及应用中心, 杭州 310027
为了研究光纤消偏器的性能, 使用琼斯传输矩阵化简方法, 对2段、3段和4段Lyot光纤消偏器进行了理论分析和实验验证, 归纳出多段Lyot光纤消偏器光纤段数N与偏振度的数学关系式, 得出随着光纤消偏器段数增加其出射光偏振度有大幅降低的结论。结果表明, 4段Lyot消偏器出射光偏振度为普通两段Lyot消偏器出射光偏振度的1/4,方差从0.0951下降为0.0245。该结果证明了理论的正确性, 为实际制作多段Lyot消偏器提供了理论指导。
光纤光学 Lyot光纤消偏器 琼斯矩阵 多段保偏光纤 偏振度 fiber optics Lyot fiber depolarizer Jones matrix multi-section polarization maintaining optical fib degree of polarization
浙江大学微电子与光电子研究所, 杭州 310027
在光纤通信网络中, 以微环为代表的光学滤波器是实现在波长频段选择功能的重要器件。测量该器件的物理参数不仅是实际应用的需求更有利于设计更加复杂的滤波器结构。本文基于低相干干涉测量技术, 给出一种通用数学方法, 可获得复杂结构微环滤波器的物理参数。该方法引入数字滤波器概念以及 Z变换分析法来对光学滤波器进行建模, 并用简洁的线性方程组将干涉图中峰值以及传输函数的系数关联起来。对于一个给定的滤波器结构, 根据传输函数与物理参数的内在关联, 物理参数就能被准确地计算出来, 从而为器件的激光修正提供关键参数。实验结果表明, 该方法实现了低成本并且准确可行。
低相干 光滤波器 Z变换分析法 物理参数 low-coherence measurement optical filter Z-transform analysis physical parameters
浙江大学 微电子与光电子研究所，杭州 310027
本文设计了一种用于Mueller 矩阵测量的全偏振参数显微镜测量系统。该测量系统以液晶调制器键合于偏振分束棱镜表面的模块为核心器件，实现了以10 次光强获取为周期的Mueller 矩阵参数测量功能，能够方便地实现Mueller 矩阵中全部参数图像的实时测量，比前人设计系统的测量效率有很大提高。基于该系统，本文进行了Mueller 矩阵快速调制测量方案的具体设计，并给出了测量结果。论文还对该系统进行了测量误差的分析，实验结果及误差分析表明，系统的相对测量误差能够控制在2%以内。
全偏振 Mueller 矩阵 显微成像 液晶调制器 polarization Mueller matrix microscopy imaging liquid crystal modulator
1 北京大学地球与空间科学学院空间信息集成与3S工程应用北京市重点实验室, 北京 100871
2 河北省气象科学研究所,河北省生态环境监测实验室,河北 石家庄 050021
3 浙江大学微电子与光电子研究所, 浙江 杭州 210094
4 首都师范大学信息工程学院,北京 100048
地球表面和大气中的目标在反射、散射和透射及发射电磁辐射的过程中,会产生由它们自身性质决定的特征偏振,即偏 振特性中蕴涵着目标的多种信息。偏振遥感是近年来倍受关注的一种新兴的对地观测方法,在国际上已成为一个快速发 展的领域。本文从偏振遥感物理机理出发,主要就近年来国内偏振遥感发展的四个方面进行了回顾和总结,分别 为: 1)偏振测量仪器平台; 2)地物偏振反射特性研究; 3)大气偏振遥感研究; 4)仿生偏振导航研究。
偏振遥感 大气偏振 仿生偏振导航 偏振遥感仪器 polarization remote sensing atmospheric polarization bionical polarization navigation polarization measuring instrument
浙江大学 微电子与光电子研究所，杭州 310027
作为一种用途广泛的电光器件，研究并改善液晶调制器的调制特性具有重要意义。本文通过构造一种对数型的驱动信号，实现了将液晶从0 到π 的非线性相位响应特性的线性化调制。同时，本文还在实验中发现了，相位响应的线性化程度会随着驱动频率的提高而降低。本文针对该现象，在应用该模型构造周期驱动信号的基础上，提出了将非线性响应映射为线性响应的方法。在不同频率的实验结果表明，从光强信号中获取0～π 的线性相位响应是可行的。
液晶调制器 驱动频率 相位响应 线性化 电光器件 liquid crystal modulator (LCM) driving frequency phase response linearization electro-optical device
浙江大学信息电子与工程学系,浙江,杭州,310027
基于麦克斯韦方程和数值计算方法对芯层厚度在纳米尺度的空气包层电介质光波导的导波特性进行了分析.编程得到了包层、芯区、衬底三部分各自能量的比例关系;有效折射率随芯区厚度变化的规律;群折射率和群速度随波长变化的规律;以及色散曲线.并将结果与微米尺度的情况进行了比较、讨论,发现由于芯区尺寸的减小,使得模场向外泄露,耦合性增强.这对于纳米尺度光子器件的设计和制造具有重要的意义.
纳米尺度硅平板波导 能量比例 有效折射率 群速度 色散
