基于聚焦离子束技术的可见光光子调控

采用晶圆级工艺,制备了一种单片集成光源和直波导的硅基氮化镓光电集成器件,结合聚焦离子束技术,使用Ga离子束在直波导上刻蚀形成了一个布拉格反射镜（DBR）,并对器件的光子调控功能进行研究.特殊的InGaN波导结构使得器件在制备过程中不再需要复杂的硅移除和晶片背面减薄工艺,硅衬底可以保持完整.实验结果表明,作为光源的多量子阱发光二极管（MQW-LED）具有良好的电流-电压特性.MQW-LED开启后部分光子耦合进直波导,被限制在波导内向前传输,在DBR处发生全反射并部分衍射到自由空间中.由器件的电致发光光谱可知,制备在波导上的DBR对波导内传输的光子进行了有效调控.     

SOI阵列波导光栅的设计与制作

本文讲述了基于SOI材料的5×5阵列波导光栅(AWG)的设计与器件的制作.设计结果显示,通过选择合适的波导结构可以有效地减小器件的偏振特性;采用合适的弯曲半径,不但可以减小器件的损耗,而且可以降低器件的串扰.器件的测试结果表明,器件的中心波长、通道间隔与设计值基本相符;器件的相邻信导串扰接近10dB.器件初步达到分波的功能.     

LED面光源均匀化方法

文章通过半导体发光二极管（Light—emittingdiode,LED）的配光曲线,构建单颗LED的理论模型,设计可实现均匀照度的LED排列方式。基于几何光学和辐射照度理论,对满足均匀照明的LED阵列进行分析,推导光源照射到观测屏上的总辐射照度的表达式,使用光学模拟软件建立LED阵列的模型,利用软件进行光线追迹。通过仿真结果分析LED之间排列间距,光源到接收面间距离等因素对于照明均匀性的影响。     

新型直波导阵列波导光栅的设计与仿真

提出了一种基于直波导的新型阵列波导光栅(AWG).与常规阵列波导光栅器件相比,该方法简化了器件结构与制备工艺,有望提高器件成品率,降低器件制作成本.器件的输入/输出耦合器采用自聚焦平板波导(GISLAB),其输入/输出均为平端面.阵列波导采用直波导取代常规AWG的弯曲波导,可采用光敏平板波导材料通过两次紫外写入实现.采用半矢量光束传输法对器件进行模拟,结果表明该器件可以实现多波长的解复用,其解复用的信道间隔为3.2 am,输出光谱非均匀性约为1.6 dB.     

高速摄影同步触发光源系统设计及应用

为了解决高速摄影中由于时间短、同步难和照度低导致拍摄不到弹丸的问题,设计了一种同步触发光源系统。该系统以高亮度发光二极管(LED)阵列为光源,采用现场可编程门阵列进行控制。使用MATLAB软件对LED阵列进行仿真后可知,在距光源1m的中心位置上,该阵列光源的最大光照度可以达到9104Lux。实验中,实验弹出膛时启动相机拍摄,同时输出触发电平同步触发光源系统。结果表明,当实验弹的装药量为0.15g、相机帧频为5000frame/s时,经估算出膛速率大约为100m/s,并且同步触发光源有效地提高了照度和补充光照的同步程度。此研究对提高弹丸测试技术是有帮助的。     

基于MATLAB的LED阵列仿真

研究了应用于照明光源的LED 阵列分布方式并基于MATLAB软件进行了仿真.首先对2种LED阵列的照度叠加进行了计算,根据叠加公式对阵列分布进行了仿真.通过对2种LED阵列仿真结果的分析,得出了不同阵列的分布特点并对其进行了比较,最后分析了2种不同阵列分布的产品适用性,为LED灯具设计提供了可靠依据.     

新型激光投影显示方棒照明系统的设计

以非成像理论中光学扩展量的传递规律为依据,给出了激光二极管(LD)阵列作为光源的新型激光投影显示系统中方棒照明光路元器件尺寸及入射光束孔径角的确定方法。选用3×8红光LD阵列作为光源,0.45inch(1inch=25.4mm)硅基液晶(LCOS)芯片为空间光调制器(SLM),应用光学设计软件Zemax给出了方棒照明系统的设计实例,包括LD阵列光源光束整形系统、方棒匀光系统、方棒中继系统的设计。结果显示方棒照明系统具有较高的光能利用率及较好的光斑均匀性。由此得出较高光能传递质量的新型激光投影显示系统中方棒照明系统的设计方法。     

基于紫外纳秒脉冲激光的微加工系统设计与实验分析

介绍了紫外纳秒脉冲激光微加工系统的设计, 以及利用该系统对不同材料的样品进行加工实验分析。系统采用355 nm波长的紫外纳秒脉冲激光作为加工光源, 设计了光路机械结构和基于DSP和FPGA的运动控制板, 驱动3D运动平台带动样品运动实现加工。上位机软件对加工图像进行解析, 并对加工过程进行控制。光路结构的共焦特性, 保证了CCD的照明光源和加工光源共焦平面, 实现了自动聚焦和在线观测功能。利用该微加工系统, 针对单晶硅、光敏玻璃、陶瓷、金属等材料展开了多种加工实验, 验证了系统性能的可靠性和实用性, 通过对不同材料的加工结果进行了观测和分析, 对加工参数和工艺进行了优化, 总结了紫外脉冲激光针对不同材料的加工特性。     

Hadamard变换成像光谱仪实验室辐射定标方法

Hadamard变换成像光谱仪采用多通道探测数字变换技术实现光谱成像。主要介绍了基于数字微镜阵列器件的Hadamard变换成像光谱仪的工作原理与仪器结构,研究设计了一套适用于该Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方案。用远距点光源光路进行CMOS探测器像元响应不均匀性修正,获得相对定标精度达到4.6%;采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射定标,绝对定标精度达到8.92%。通过实物成像,Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方法精确、实用。     

基于阵列波导光栅的波分复用器件

阵列波导光栅波分复用／解复用器有N个输入端口和N个输出端口,能同时传输N^3路不同的光信号,除具有波分复用和解复用功能外,能灵活地与其它光器件组成多波长光源、光路分插复用器、光路交叉连接器、波长路由器等波分复用器件,在光通信网络中有广泛的应用前景。     

一种降低列阵波导光栅相邻信道串扰的方法

阵列波导光栅 (AWG)作为波长滤波器在光通信领域具有很大的应用前景。串扰是影响阵列波导光栅应用的重要因素之一。为了降低阵列波导光栅相邻信道的串扰 ,本文提出并研究了一种降低阵列波导光栅的新方法。该方法利用阵列波导光栅的衍射特点性 ,通过调节阵列波导光栅的自由光谱范围 (FSR)、罗兰圆焦距和阵列波导数目 ,使得各信道信号的输出极小值处于其它信道输出波导中心 ,无次极大处于其它波导中 ,从而降低了阵列波导光栅的串扰 ,特别是相邻信道之间的串扰。通过光束传播方法 (BPM)的模拟了具有不同FSR的 1× 16阵列波导光栅 ,结果显示 ,该方法能将相邻信道之间的串扰降低约 5 .7dB。     

AWG作光路分插复用器串扰对信道数的影响

研究了阵列波导路由器作光路分插复用器（OADM）串扰的影响,其路由器含有m个上路/下路信道和n个传输信道。理论分析表明:随着上路/下路信道m和传输信道n的增加,串扰使OADM的信噪比QCT,成非线性下降、由于在阵列波导路由器中存在串扰,限制了基于 OADM的网络复用信道数。     

相位误差对AWG波分复用器非相邻通道串扰影响的分析

分析了工艺制作过程中引入的阵列波导相位误差以及由其所引起的非相邻通道间串扰性能的劣化,给出了相应的分析公式.利用该公式,可以简捷地分析所设计的AWG型器件的非相邻通道串扰水平,为优化AWG型器件的设计提供依据.     

LED照明的光学器件设计与仿真

大功率LED集成光源在实际照明工程应用很多,但是集成光源的照明效果不是很理想。为了解决大功率LED集成光源难以直接应用于照明的问题,根据非成像光学理论,设定合适的初始参数,利用能量守恒建立LED光源与目标照明面之间的映射,设计了筒灯反射器和透镜。并用Tracepro软件对这两类光学器件进行模拟仿真,均得到了良好的均匀圆形照明光斑。仿真结果表明,设计出的反射器和透镜,随着发光光源面积增大,照度均匀性都降低,当光源尺寸均设置为1 mm1 mm时,照明面上照度均匀性都达到95%以上,当光源尺寸增大10 mm10 mm时,照明面的照度均匀性下降到85%,符合对均匀性很高的室内照明设计标准。     

阵列波导光栅插入损耗的降低

阵列波导光栅（AWG Arrayed Waveguide Grating）是实现多通道密集波分复用（DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing)光网络的理想器件,插入损耗是它的一个重要性能指标。本文介绍了多种减小AWG插入损耗的方法,并在此基础上,分析了如何使用楔形波导结构来降低模式失配所导致的耦合损耗。这种方法可以在不增加器件制作难度的同时大大降低AWG的插入损耗,并且适用于各种材料和结构的AWG器件设计。     

SiON对Si基SiO2 AWG偏振补偿的数值分析

采用全矢量交替方向隐含迭代方法系统分析了高折射率SiON薄膜对Si基SiO2阵列波导光栅中波导应力双折射的影响.分析结果表明在芯区上或下表面沉积SiON薄膜可以明显减小Si基SiO2阵列波导光栅(AWG)中波导的应力双折射,但这两种补偿方法容易使模场偏移中心位置,不利于波导与光纤的耦合.理想的补偿方法是在芯区上下同时补偿,可减小模场偏移,并用该方法设计了偏振无关的16通道AWG.     

基于SOI的16通道200GHz阵列波导光栅

设计并制作了基于绝缘体上硅(SOI)材料的1×16阵列波导光栅(AWG).该AWG器件的中心波长为1 550 nm,信道间隔为200 GHz,采用了脊型波导结构.首先确定了波导的结构尺寸以保证单模传输,并利用束传播法(BPM)模拟了波导间隔、弯曲半径和锥形波导长度等参数对器件性能的影响,对器件结构进行了优化,同时也利用BPM方法模拟了器件的传输谱.模拟结果显示:器件的最小信道损耗为4.64 dB,串扰小于-30 dB.根据优化的器件结构,通过光刻等半导体工艺制作了AWG,经测试得到AWG器件的损耗为4.52～8.1 dB,串扰为17～20 dB,能够实现良好的波分复用/解复用功能.     

SiON对Si基SiO_2AWG偏振补偿的数值分析

采用全矢量交替方向隐含迭代方法系统分析了高折射率 Si ON薄膜对 Si基 Si O2 阵列波导光栅中波导应力双折射的影响 .分析结果表明在芯区上或下表面沉积 Si ON薄膜可以明显减小 Si基 Si O2 阵列波导光栅 (AWG)中波导的应力双折射 ,但这两种补偿方法容易使模场偏移中心位置 ,不利于波导与光纤的耦合 .理想的补偿方法是在芯区上下同时补偿 ,可减小模场偏移 ,并用该方法设计了偏振无关的 1 6通道 AWG.     

Designing Uniform Illumination Systems by Surface-Tailored Lens and Configurations of LED Arrays

Light-emitting diodes (LEDs) are gradually becoming the preferred choice for many lighting applications that require uniform illumination distribution. LED sources are usually composed of several individual LEDs which must be mounted on a panel as a lighting module. Therefore, the design is quite important for achieving a good uniform illumination distribution before a LED lighting module is produced. This paper presents a theory and design method by systemic concepts and focuses on the study of optical properties. We can design, efficiently, a LED lighting module and achieve a satisfactory uniformity by this theory and method, the design of a uniform LED illumination system. By this method, we not only obtain the maximally flat illumination distribution but also the emitting angle of the system can be designed at will. This method and theory will offer a preferable choice when LED lighting modules become the main stream for the lighting market in the future. Here, the light source is approximately defined as a point light source with cosine irradiance distribution.      

Impact of crosstalk in an arrayed-waveguide router on an opticaladd-drop multiplexer

The impact of crosstalk in an arrayed-waveguide (AWG) router on the performance of an N-channel optical add-drop multiplexer (OADM), with m add/drop channels and n-pass channels is theoretically investigated. A single arrayed-waveguide router is simultaneously used for multiplexing and demultiplexing. This results in crosstalk not only from the incoming channels, but from the outgoing channels as well. We show that the performance of the OADM degrades as either N or m are increased, suggesting that the number of channels in a network based on OADM's is limited by crosstalk in the AWG router. When an optical filter is added at the output of the OADM the digital signal-to-noise ratio Q is independent of N and m, and within a few tenths of a decibel of the perfect filtering case