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 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室), 福州 350108
4 光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
将铌酸锂(LiNbO3, LN)晶体制作成波导型结构能够进一步提高器件的集成度, 已经广泛应用于电光调制器、频率变换、声光调Q等光电器件中, 在光纤通信、光电传感、激光雷达、航天航空等领域具有重要的应用前景。传统的Ti扩散法制作的LN波导在短波应用中抗光折变损伤能力差, 退火质子交换法制作的LN波导只能支持TM模(横磁模)单偏振传输, 应用领域受限。本文提出了一种新型Zn扩散法制作掺镁LN脊形波导的方法, 通过建立波导的扩散模型和仿真, 探索制备的工艺条件并进行测试, 得到的LN波导最低传输损耗为0.86 dB/cm, 光折变损伤阈值可达到184 kW/cm2, 这将为高功率铌酸锂波导集成光电器件的研发提供一种较好的制备途径。
掺镁铌酸锂晶体 光波导 波导器件 Zn扩散 高功率密度 传输损耗 Mg doped lithium niobate crystal optical waveguide waveguide device Zn diffusion high power density transmission loss
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
为了进一步降低空芯反谐振光纤在通信波段的传输损耗，利用改良的堆积-拉制法成功制备出在通信C＋L波段具有超低损耗的嵌套管式空芯反谐振光纤(Nested HC-ARF)。光纤制备长度为720 m，在1545～1660 nm光谱范围内实现了0.38 dB/km的平均传输损耗，同时光纤LP11模式损耗高达2.96 dB/m，光纤高阶模抑制比为38.9 dB。测量结果表明，制备的Nested HC-ARF具有与实芯单模光纤同一量级的超低传输损耗以及极高的光纤模式纯度，有望作为新一代传输光缆应用于光纤通信系统。
光纤光学 光纤元件 空芯反谐振光纤 超低传输损耗 单模 中国激光
2022, 49(11): 1115002
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
上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海 201620
采用显式有限元方法，以传输损耗系数(TLC)为评价指标，研究了以钢为边界、铜和硅橡胶交替填充的方形晶格夹层板的减振性能，分析了方形填充尺寸对结构减振性能的影响。首先建立方形晶格夹层板的有限元仿真模型，其次引入传输损耗系数作为目标函数，运用遗传算法对方形晶格夹层板的减振性能进行优化，针对不同应用场景，得到的优化结果表明方形晶格夹层板具有不同减振范围的可调谐性。最后分析优化后的拓扑结构在不同频率下的位移场，可以看出其仍是在局部共振机理作用下，表现出对低频弹性波的强衰减，为拓宽夹层板的低频减振性能与可制造性提供了新的设计思路。
声子晶体 传输损耗系数 拓扑优化 低频减振 夹层板 有限元计算 复合材料 phononic crystal transmission loss coefficient topology optimization low-frequency vibration reduction sandwich plate finite element calculation composite material
桂林电子科技大学机电工程学院, 桂林 541004
为衰减中低频振动噪声, 本文设计了一种非严格对称的开口圆环类声子晶体结构, 基于有限元法和弹性波理论分析了其禁带特性和各方向的振动衰减性能; 结合系统的振动模态解释了带隙打开和关闭的原因, 并分析了几何参数对带隙宽度的影响规律。结果表明: 由于晶体的非严格对称, 仅ΓX方向的传输损耗和禁带特性吻合, 且衰减性能优于MΓ方向, 禁带内平均衰减27.8 dB, 同比提升了5.5 dB。禁带内几乎没有产生位移变形量, 而通带因无法抑制弹性波传播导致变形量显著增大; 芯体的水平和旋转运动是带隙起始、截止的明显标志。以钨为芯体, 能获得起始频率和带宽均为500 Hz的低频带隙, 增大芯体的材料密度、填充率和晶格尺寸有助于获得较低频率的完整带隙。
圆环类声子晶体 带隙结构 方向传输损耗 几何尺寸 振动衰减性能 ring-like phononic crystal band gap structure directional transmission loss geometric size vibration attenuation performance
强激光与粒子束
2020, 32(7): 073004
清华大学 电子工程系 北京信息科学与技术国家研究中心， 北京 100084
针对多波长集成光源阵列封装设计了一种具有低传输损耗、低串扰的阵列微波馈线。通过分析微带线和接地共面波导在传输高频微波信号时的优缺点，设计了一种桥型微波馈线结构。同时利用有限元法，对馈线尺寸参数进行仿真优化。在30GHz范围内，得到了反射系数低于-17dB、传输损耗小于0.4dB、相邻信号电极间串扰小于-26dB的仿真结果。设计了基于金线键合的阵列芯片方案，并通过有限元法仿真确定了传输性能良好的封装间距。
集成光源 封装 微波馈线 传输损耗 串扰 integrated light source package microwave transmission line transmission loss crosstalk
