T型光子晶体波导传播特性的研究

应用平面波展开法研究了二维T型光子晶体波导的传输特性.根据计算得到0.32Hz至0.4411 Hz波段的光波能在T型波导中很好的传播.并且分析了当圆柱半径从0.1a至0.5a发生改变时的带隙规律,研究结果为光子晶体波导器件的开发提供了理论依据.     

光子晶体波导的非线性局域模

用光子而不是电子作为信息载体 ,最有希望的光学材料是光子带隙晶体。在这种晶体中介电常数的周期结构调制能可控地禁止光波在特定波带中的传播。在光子带隙材料基础上提出的微观光操纵器件中特别感兴趣的是小心制造的浅缺陷 ,这种浅缺陷能在全光微芯片中起波导作用。最近 ,Tokushima等人演示了将 1 .55μm波长的光弯曲成 1 2 0°的波导传播 ,该弯波导是在三角形晶格二维光子晶体中做成。对于用具有非线性响应材料组成的光子晶体或嵌有非线性杂质的光子晶体 ,可以通过改变光强来实现光子晶体波导性质的动态可调。在这种情况下高强度光能通…     

二维光子晶体波导及耦合器的特性模拟

用平面波展开法计算二维光子晶体的能带结构,作为进一步研究光子晶体器件的基础。接着采用时域有限差分法(FDTD)模拟光波在光子晶体直角转折传播的场图以及光波在两条平行光子晶体波导间传播时的耦合场图。模拟结果显示,光波在直角转弯光子晶体中波导中传播时的损耗非常低;在平行光子晶体波导耦合器中的耦合损耗仅也很低。它们的优异性能在光子晶体集成电路中有极大的应用价值。     

基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器

提出了一种基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器.该调制器由硅基光子晶体平板波导、纳米线波导和光子晶体多模干涉耦合器(MMI)构成。在光子晶体与纳米线波导连接处采用了锥型结构,用于减少模式失配造成的损耗。利用时域有限差分法(3D-FDTD)进行仿真分析,结果表明,该调制器在工作波长1 550 nm下的插入损耗为0. 3 dB,消光比为15. 1 dB,器件尺寸仅46μm×8μm×0. 22μm,调制带宽可以达到68 GHz,且工作区域覆盖了以1 551 nm为中心波长20 nm的通信波段。该调制器结构紧凑,易于集成,可应用于高速光通信系统。     

基于多模干涉光子晶体波导1×4超紧凑分束器

本文基于自成像效应的波导多模耦合,提出并且数值计算了一种1×4超紧凑分束器。将七光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统,当入射波长λ=1．55μm时,这种分束器耦合区的长度只有3．92μm。通过调节耦合区介质柱半径R,来改变耦合区电磁场的相位分布,从而控制四个输出端口的能量分布。这种分束器在光子晶体集成电路中具...     

GeSbSe光子晶体波导结构设计及传输特性研究

利用平面波展开法计算Ge Sb Se基质光子晶体带隙,研究光子晶体波导中带隙与空气孔(或介质柱)半径的变化关系,并结合光子晶体波导的工作波长,设计出周期为500 nm,半径为150 nm的三角晶格空气孔型Ge Sb Se光子晶体波导。采用时域有限差分法模拟所设计的直线型光子晶体波导和60°弯曲光子晶体波导的传输特性,模拟结果显示在传统结构光子晶体波导中,直线型光子晶体波导具有很高的光学传输效率,但在60°弯曲型波导中的传输效率较低,分析原因为光子晶体波导直线区域与弯曲区域光的传播模式不同。因此对60°弯曲型Ge Sb Se光子晶体波导进行了结构优化,优化后的光子晶体波导可以在较宽的波长范围内具有很高的传输效率。     

新型大模场光子晶体光纤传输系统及其传输特性分析

通过在多模光子晶体光纤的两端分别连接一根单模光子晶体光纤,对其选择合适的参数,形成一种可以实现低弯曲损耗、大模场单模传输的光纤传输系统。运用数值仿真,分析了该传输系统在模场面积、弯曲损耗、连接损耗等方面的特性。研究结果表明,多模光子晶体光纤与单模光子晶体光纤所组成的系统可实现有效的单模传输;工作波长为1064nm时,多模光子晶体光纤在直波导状态时的基模模场面积可达1593μm2;在弯曲半径低至10cm时,多模光子晶体光纤仍然可以保持低损耗传输。经过对多模光子晶体光纤结构参数的优化,其与单模光子晶体光纤的连接损耗降低至0.085dB。     

基于光子晶体多模波导的1．31／1．55μm双波长功分器的设计

设计了一种基于光子晶体多模波导的双波长光功分器,该器件能同时实现1.31 μm和1.55μm两种通信波长的光信号功率的平均分配,整个器件长度仅为15μm,是已报道的常规结构的182分之一.根据导模传输法,讨论了对称入射时光子晶体多模波导中的自映像效应,采用时域有限差分法模拟了光场在波导中的分布,入射场的单重像和二重像交替在波导中周期性地出现.并讨论了功分器的输出效率,及输出效率随位于单模波导与多模波导联结处的介电柱位置变化而产生的变化.     

混合表面等离子体光子晶体波导

构建了一种金属-绝缘体-半导体混合表面等离子体结构,基于时域有限差分法验证了该结构在归一化频率0.243~0.271 (a/λ) 范围内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1和2。分析表明,入射光频率位于带隙内的光子能量被很好的局域在低折射率层中,且只能沿线缺陷传输。当入射波长为1550nm时,两种波导的传输距离分别为18.41μm和15.70μm,群速度极值分别为0.186c和0.166c,品质因数FoM达到384.74和1042.50。此波导能通过光子晶体层的线缺陷控制低折射率层SPP的传输路径,为波导器件的研究提供了有效的理论基础和依据。     

光子晶体波导传输特性研究

在完整二维光子晶体中引入线缺陷后,就形成了二维光子晶体波导。将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体波导传输特性研究,计算了光子晶体波导的透射率频率分布,给出不同结构的光子晶体波导的光场分布及能流密度示意图。     

连续Nd∶YAG稳频倍频激光器

在连续稳频Nd:YAG激光器的基础上,重新设计了腔形,使用角度匹配的KTP和MgO:LiNbO_3晶体倍频。在输入功率为2.5kW时,获得基频光800mW输出,强度波动小于2％,频率稳定性优于2MHz。同时获得50～100mW的倍频光输出,强度波动小于5％,频率稳定性优于5MHz。     

High-Power CW InGaAs/AlGaAs (1070 nm) Lasers with a Broadened Lateral Waveguide of the Mesa-Stripe Design

Semiconductors - Semiconductor lasers with a 10-μm-wide lateral mesa-stripe waveguide are developed, and their radiative characteristics are studied. It is shown that the continuous wave (cw)...     

Room temperature continuous wave operation of quantum cascade laser at λ～ 9.4μm

Continuous wave (CW) operation of long wave infrared (LWIR) quantum cascade lasers (QCLs) is achieved up to a temperature of 303 K.For room temperature CW operation,the wafer with 35 stages was processed into buried heterostructure lasers.For a 2-mm-long and 10-μm-wide laser with high-reflectivity (HR) coating on the rear facet,CW output power of 45 mW at 283 K and 9 mW at 303 K is obtained.The lasing wavelength is around 9.4μm locating in the LWIR spectrum range.     

Record Low Threshold Current Density in Quantum Dot Microdisk Laser

Semiconductors - We demonstrate a record low threshold current density of 250 A/cm2 in a quantum dot microdisk laser with a 31-μm diameter operating at room temperature in continuous wave...     

含单负材料对称三层平板波导的模式特性

由电磁场的波动方程和边界条件建立了单负材料作为芯层的对称三层平板波导的模式本征方程,用图解法研究其色散特性。研究发现,单负介质波导不支持快波的传播,只支持表面波的传播。在负磁材料平板波导中只存在TE表面模,不存在TM表面模。分析了在负磁材料平板波导中TE模受磁导率的比值-μ2／μ1和波导参数的影响,给出了横向场分布图。在-μ2/μ1〈1时,偶对称只有TE0表面模存在,奇对称只有TE1表面模存在,高阶模式并不存在,且两种模式都没有低频截止;-μ2/μ1〉1时,TE1表面模始终不出现;TE0模的存在与否和波导参数有关,在一定条件下TE0模可出现双模并存。给出的结果可望对表面波器件的设计提供理论基础。     

Linearly polarized polarization-maintaining Er3+-doped fluoride fiber laser in the mid-infrared

We demonstrated the ~2.8-μm and ~3.5-μm linearly polarized continuous wave (CW) laser outputs from a polarization-maintaining (PM) Er3+-doped fluoride fiber laser. By introducing a film polarizer into the cavity to select the laser polarization orientation, the ~2.8-μm linearly polarized CW laser with a high polarization extinction ratio (PER) of ~23 dB and maximum output power of 2.37 W was achieved under double-end pumping at 976 nm. By adding another 1981-nm pump source simultaneously, the ~3.5-μm linearly polarized CW laser was also obtained, giving higher PER of ~27 dB and maximum output power of 307 mW which is only limited by the available power of 1981-nm pump. To the best of our knowledge, this is the first report on a mid-infrared linearly polarized CW PM fiber laser in the >2.5-μm mid-infrared region. This work not only opens up opportunities for some new mid-infrared applications, but also provides a promising platform for developing high-stability and versatile mid-infrared laser sources.     

波长为2.94μm激光束对腔膜的损伤

本文对YAG:Er3+的2.94μm激光介质膜的损伤进行了研究,对不同基片和不同膜层材料进行实验,认为损伤的主要原因是2.94μm波段对水吸收太大(α吸=8000cm-1)造成的.改进办法采用Al2O3作基片,并加保护层.     

红外双波段共光路环形孔径超薄成像系统设计

针对中长波红外双波段系统的元件数量多、结构复杂等问题,分析了环形孔径超薄成像系统的结构特点,给出了系统初始结构遮拦比的计算方法,并设计了一种适用于中长波红外双波段的共光路环形孔径超薄成像系统,焦距为50 mm、全视场为14°、F数为1。系统仅由单一光学元件构成,结构简单且光路紧凑,其轴向尺寸与焦距的比值为0.48。在空间频率20 lp/mm处,中波红外3~5 μm波段的全视场调制传递函数大于0.45,长波红外8~10 μm波段的全视场调制传递函数大于0.30,同时实现了?40~80 ℃温度范围内的红外双波段无热化。通过公差分析可知该系统具备可加工性,且基底材料为红外硫系玻璃,可以通过精密模压的方法进行批量化生产。该研究为低成本、小型化红外双波段系统的实现提供了新的思路。     

A Millimeter Wave Phase Locked and Frequency Multiplying Source

A millimeter wave phase locked and frequency multiplying source is proposed in this paper. The design includes an X-band phase locked loop (PLL) frequency synthesizer as the base frequency source, and a monolithic millimeter wave frequency tripler, which is developed by using OMMIC 0.18μm pHEMT process. The PLL and the tripler are integrated in a single circuit board to make a low-cost and compact frequency source with the size of 6cm × 5cm. Measurement shows an output power of more than 4.8dBm at the frequency range from 35 to 36.7GHz. A phase noise of about -92dBc/Hz at 100kHz offset is achieved.     

激光冲击铜薄膜的应力波传播特性模拟分析

为了研究冲击波的传播特性,采用有限元分析方法模拟不同参量激光冲击铜薄膜的过程,结合应力波理论分析了膜-基系统的动态应力波传播特性。结果表明,激光能量为30mJ时,冲击波为弹性波,薄膜在单次冲击作用下,其内质点速率最大为-0.018mm/s,3次冲击作用下,薄膜内部质点速度与残余应变变化较小;激光能量为120mJ时,冲击波为弹塑性波,3次冲击比单次冲击质点最大速率减小了26.44%,残余应变深度增加了35.48%。这对研究冲击波传播具有指导意义。