集成光波导传感器的研究进展

集成光波导传感器是光纤传感器的有利补允,以其灵敏度高、不受外部电磁场干扰等优点吸引了科研工作者的注意。阐述了集成光波导传感器的原理、种类、应用及研究进展。     

集成光波导电磁场传感器

在当今的光电子高新技术领域中,利用集成光波导技术制造传感器正成为许多国家研究的热点。由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制的集成光波导型电磁场传感器于2001年3月在长春通过专家鉴定。专家们认为,该传感器性能指标达到了国际先进水平。《世界科技译报》、《长春日报》都相继刊登报道了这一消息。它的研制成功,找到了解决火箭发射系统和电力系统高压绝缘局部漏电等一系列问题的新途径。     

二氧化硅光波导环形谐振腔

利用宽角光束传输法(WA-BPM)对二氧化硅平面波导环形谐振腔进行了优化设计,详细分析了不同环形腔长度下,谐振腔清晰度与环形腔耦合器耦合系数的关系,并进一步分析了由光探测器散弹噪声所限制的谐振型光学陀螺极限灵敏度和环形腔光路参量之间的关系。在此基础上,在硅衬底上利用火焰水解化学掺GeO2的二氧化硅波导上制作成带输入/输出耦合器的环形谐振腔芯片。并通过实验测试了所研制的光波导环形谐振腔,其清晰度高达60,理论分析表明采用上述环形谐振腔研制的陀螺,其极限灵敏度可达1°/h。     

集成光学用单模磁光波导薄膜

采用双层（ＢｉＡｌ）ＹＩＧ膜结构来制作单模磁光波导。通过改变外延生长工艺来调节两层薄膜的折射率，可在一定波导的厚度范围内实现单模传输。Ｘ射线衍射测量表明薄膜质量良好，且易磁化方向平行膜面，最后利用棱镜耦合，观察了波导中的暗ｍ线。     

光波导-单模光纤的直接耦合

实现光波导－单模光纤的耦合是各种集成光学器件从实验室走向实用化的关键，耦合效率的高低直接影响到各种集成光学产品的性能。本文在分析影响耦合效率的主要因素的基础上，对现有的几种光波导－光纤耦合方式作了进上步的分析和比较。     

Si基集成光学陀螺中弯曲波导特性研究

给出了Si基集成光学陀螺的光路结构,理论计算了余弦型弯曲波导的弯曲半径和弯曲损耗。仿真分析了弯曲波导的宽度、长度与弯曲损耗的关系,进而设计了集成光学陀螺用"K"形耦合器,并通过R-soft软件进行了仿真分析。搭建了弯曲波导的实验测试装置,分别测试了弯曲波导的传输损耗与光模场,结果表明,波导单位损耗为0.014dB/cm,验证了理论计算结果的正确性。采用光束扫描法测试了弯曲波导的模场,实验结果与理想高斯拟合曲线吻合。     

谐振式光波导陀螺激光双重锁频技术

基于Sagnac效应的谐振式光波导陀螺具有理论精度高及易集成化等特点是导航及制导系统中重要的发展方向。由于波导腔的小型化发展趋势,现阶段光波导腔自由谱宽通常达到GHz以上,并且谐振腔的谐振频率会随温度变化而漂移,因此对激光器调谐范围提出较高的要求。当激光器调谐范围小于谐振腔的自由谱宽时,谐振频率漂移出激光器的调谐范围而导致陀螺失锁;而增大调谐系数时,会造成激光器控制精度的下降,这在陀螺应用中是互相矛盾的。本文提出了一种应用于集成化光波导陀螺样机的半导体激光器双重锁频的方法,解决了光波导谐振腔的失锁问题,并且在保证温度变化不失锁的前提下通过提升激光器控制精度,将锁频精度从7.22°/h提高到2.86°/h,完成了尺寸为Φ18cm×20cm的谐振式光波导陀螺的集成化,其1h长期零偏稳定性为0.0073°/s。     

基于SOI的光波导和V形槽集成器件

文章介绍了一种基于SOI的集成半导体器件。设计了5μm×5μm的单模光波导,并用APSS软件进行了光场模式分析;利用KOH各向异性腐蚀制造了直的脊波导、Y分支器和V形槽;最后,利用紫外光敏胶将波导和光纤固定。     

An integrated on chip organic optical source based on electrochemiluminescence

We report here on an original “glass-PDMS-glass” electrochemiluminescence optofluidic device that integrates 32 electrodes on a large surface. This organic electrically powered light source has been integrated on chip using an alternative process based on a photopatternable silicone resist. Under a continuous flow rate, this device allows electrogenerated chemiluminescence for several minutes which would be very useful for future μTAS systems.     

Analysis of integrated optical waveguide mirrors

A new method is presented to analyze reflection losses of integrated mirrors, taking into account the exact guided mode profile and assuming that this profile remains unchanged up to the reflecting plane. The fraction of the reflected light coupled to one of the guided modes of the output waveguide is calculated, taking into account the mirror reflection coefficient. The influence of both translation and tilt of the reflecting plane is investigated. The method applies for every guided mode and any reflection angles. Numerical calculations are derived for a 90° optical corner mirror     

Effect of waveguide optical scattering on the integrated optical spectrum analyzer dynamic range

The dynamic range limited by optical scattering in the integrated optical spectrum analyzer is considered. Calculations of dynamic range as a function of waveguide attenuation and surface roughness characteristics are presented. Dynamic range is found to decrease with increasing attenuation, to be nearly independent of the surface roughness correlation length for a fixed attenuation, and to be independent of the Fourier transform lens focal length. Adjacent channel rejection is found to fall off slowly. The effect of lens scattering is shown only to be important for cases in which waveguide scattering is very small and lens scattering is very high.     

一种基于介质集成波导腔的小型化滤波器

为了实现介质集成波导滤波器的进一步小型化,通常要改进其谐振腔;通过在传统的介质集成波导谐振腔中心位置插入一个短路销钉,并且将其上金属平面与腔体四周的金属壁绝缘可以实现其体积的小型化.采用这种小型化谐振腔,设计了四腔微带滤波器,工作在2.8 GHz,相对带宽14.3％.最终加工了这个原型滤波器,仿真和测试结果吻合良好.相比采用传统的介质集成波导谐振腔的滤波器,这个滤波器尺寸可以减小到其1/4以下.     

基于基片集成波导技术的超宽带八木天线

为便于系统集成和简化馈电电路,利用基片集成波导技术设计新型八木天线.通过引向器异面分置来提高增益,提出了X波段基片集成波导八木天线,并分析了引向器个数对天线增益和工作带宽的影响.利用增加激励器个数和改变馈电结构来扩展带宽,设计了单模和半模基片集成波导双激励超宽带八木天线,仿真和测试结果表明,基片集成波导双激励八木天线的工作带宽超过40％,带内增益均高于7.0 dBi,中心频率处为9.0dBi,可以广泛应用于雷达和通信系统中.     

Polysiloxane optical waveguide layer integrated in printed circuit board

A hybrid electrical-optical circuit board is demonstrated using polysiloxane as low-loss and high-temperature stable waveguide material system. After board lamination at 180/spl deg/C for two hours and a subsequent annealing at 230/spl deg/C for 5 minutes the waveguide insertion loss is 0.05 dB/cm at 850 nm wavelength.