1 上海大学 微电子学院, 上海201800
2 中国科学院 上海微系统与信息研究所, 上海201800
3 上海新微技术工业研究院, 上海201800
波导的传输损耗是评价集成光学平台性能的一个关键指标。常用的测量传输损耗的cut-back测试方法需引入弯曲波导测试结构。为了去除弯曲损耗的影响，通常会将弯曲半径设计的足够大，但这样会占用很多的版图面积。本文基于铌酸锂平台提出了一种可以同时测试波导传输损耗和弯曲损耗的方法。通过仿真发现波导弯曲损耗与弯曲半径成指数关系，对弯曲损耗取对数值后，与弯曲半径成线性关系。利用遗传算法拟合cut-back结构的插入损耗曲线，并计算得到波导的传输损耗和弯曲损耗。用该方法测量铌酸锂波导，在1550 nm波长下得到0.558 dB/cm的传输损耗和100 μm弯曲半径下0.698 dB/90°的弯曲损耗。利用这种方法可以同时测试波导的传输损耗和弯曲损耗，还可以大大节省占地面积。
传输损耗 弯曲损耗 铌酸锂 遗传算法 propagation loss bending loss lithium niobate genetic algorithm
1 中国科学院深圳先进技术研究院, 广东 深圳 518055
2 深南电路股份有限公司, 广东 深圳 518117
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
现有的柔性波导器件存在加工制备难、机械柔韧性有限、可靠性程度低等难题。基于中性面理论,以聚酰亚胺(PI)薄膜为衬底,设计并制作了具有三明治叠层结构的柔性多模聚合物波导,通过多层中性面的构筑赋予柔性波导优异的结构可靠性和机械柔韧性。所制备的柔性聚合物波导具有低传输损耗(0.16 dB/cm@850 nm)和低通道串扰(<-40 dB)的特性。通过微机械设计使在机械变形过程中施加在波导芯层上的应变最小化,波导表现出优良的机械弯曲性能,其最小弯曲半径低至3 mm,且以1 mm弯曲半径弯曲1000次后,其传输损耗无明显增加。可靠性测试实验结果表明,柔性波导具有优异的热稳定性、耐老化性能以及可加工性能,经过湿度循环、温度循环以及无铅回流焊处理后,波导的传输性能并未发生明显劣化。该研究为具有优异机械柔性和环境可靠性的柔性聚合物波导的规模化生产和应用提供了一定的理论与技术指引。
光学器件 柔性聚合物波导 传输损耗 通道间串扰 性能可靠性
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
We investigate the influences of structure parameters and interface shapes on the bandwidth of the edge state of lithium niobate valley photonic crystals. By increasing the size difference of two air holes in the same unit cell, we find that the bandwidth of the lossless nontrivial edge state possesses a peak value of 0.0201(a/λ), which can be used to construct broadband valley photonic crystal waveguides. Mode field distributions verify that the waveguide is robust against sharp bends and exhibits chirality. When the unit cell is arranged in a bearded interface with the top and bottom components showing negative and positive valley Chern numbers, respectively, we find that the lithium niobate valley photonic crystal is more likely to exhibit a lossless edge state, which is difficult to be realized in valley waveguides with low refractive index materials. This work can provide guidance on the design of the high-performance topological waveguide.
lithium niobate valley photonic crystal waveguide propagation loss Chinese Optics Letters
2021, 19(6): 060014
1 海军航空大学, 山东 烟台 264001
2 中国船舶重工集团公司第七二六研究所, 上海 201100
航空吊放声呐主动工作模式下的作用距离不但与海域的声速剖面和装备自身性能有关, 还与吊放声呐的入水深度有关。首先利用BELLHOP模型分别对带有跃层声速剖面、正声速剖面和负声速剖面3种情况下的声传播特性进行了仿真分析; 然后研究了不同声速剖面下潜艇在不同深度航行的概率分布, 建立并分析了潜艇运动规律模型, 结果表明, 不同声速剖面下, 潜艇在不同深度航行的概率分布不同; 最终通过潜艇在不同深度航行的概率分布, 计算出吊放声呐不同入水深度下的平均探测距离, 得到了不同声速剖面下吊放声呐的最佳入水深度, 更能充分发挥声呐装备的最佳性能。
吊放声呐 声速剖面 作用距离 传播损失 潜艇概率分布 dipping sonar sound speed profile operating distance propagation loss probability distribution of submarine
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
选用紫外固化型环氧树脂，采用光刻技术在FR-4基板上制备了平行排布的多模聚合物光波导。波导具有阶跃折射率分布，相邻波导间隔为250 μm，可与并带后的50 μm芯径多模光纤实现多通道低损耗耦合。通过搭建测试平台，对波导的插入损耗、串扰及错位容限进行了测量与分析。实验结果表明，所制备光波导的损耗小于0.05 dB/cm，串扰小于-60 dB。波导在错位容限方面性能良好，当输入端错位±5 μm时，系统增加的插入损耗小于0.2 dB。同时根据实际波导建立仿真模型，采用光束传播法分析了不同入射条件下的模式能量分布、差分模式延时及耦合效率。计算结果表明，使用与波导具有相近纤芯尺寸的入射光纤不仅可以减小耦合损耗和串扰，还能减少激发起的高阶模式数，提高波导的距离带宽积，优化光波导的综合传输性能。所制备的聚合物光波导作为组成光印刷电路板的核心光器件具有良好的应用前景。
集成光学 聚合物光波导 光刻技术 传输损耗 错位容限 串扰
1 西南交通大学 电磁场与微波技术研究所, 成都 610031
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
复杂地理环境是电波传播不可避免的传播环境，不仅不规则地形会对电波传播产生影响，不同的地表媒质对电波传播也会产生不同的影响。为了使得电波传播特性的预测结果更加地准确有效，通过图像分割算法实现地表环境的简单分类，同时对不同的媒质赋予不同的电磁参数，并结合数字高程模型（DEM)数据，实现了既具有地形起伏信息又具有地表电磁环境参数的复杂地理环境建模。在此基础上，对地表电磁环境信息做了网格剖分处理，利用抛物方程（PE）模型对复杂地理环境下的电波传播特性进行了预测。
图像分割 地表电磁环境 抛物方程模型 电波传播 传播损耗 image segmentation surface electromagnetic environment parabolic equation model radio wave propagation propagation loss 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103214
1 西南交通大学 电磁所, 成都 610031
2 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
为快速预测二维地理环境下的电磁环境特性，应用二维抛物方程模型对电磁环境进行仿真。为了得到真实有效的地形数据，研究了从GeoTiff中抽取网格点上地理信息的方法，并利用双线性插值法计算了任意位置处的高程值。同时研究了地球表面两点之间计算距离的方法，将该方法的计算结果与GIS软件结果进行对比，验证了该方法的可靠性。在标准大气环境下，利用二维抛物方程模型仿真分析了不同距离处不同高度的电波传播传播因子的变化情况，为预测真实地理环境中的电波传播特性提供了一种有效的方法。
SRTM数据 电磁环境 抛物方程模型 电波传播 传播损耗 SRTM data electromagnetic environment parabolic equation method radio wave propagation propagation loss 强激光与粒子束
2014, 26(7): 073211
1 浙江师范大学信息光学研究所
2 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江 金华 321004
3 浙江师范大学与浙江大学 光学联合研究实验室，杭州 310058
设计了由半导体纳米线和半圆顶金属脊组成的混合表面等离子体波导.通过有限元法对这种波导所支持混合模式的深亚波长局域、传播损耗等特性进行了数值计算.结果表明，在工作波长为1.55 μm的情况下，混合模式的最小模面积仅为0.001 81(λ2/4)，同时保持20 μm的传播距离；与同类结构波导相比具有模场面积小，光传播距离远等优点，在光子集成元器件及光子集成电路等领域具有潜在应用价值.
混合表面等离子体波导 模式面积 传播损耗 衍射极限 Hybrid plasmonic waveguide Mode area Propagation loss Diffractionlimit
