聚合物热光相移器件的研究及其应用

利用聚合物材料研制出热光Mach-Zehnder(MZ)型干涉调制器,单位相移为1.53π/(cm·℃),产生π相移所需功率为12mW.热光开关的响应时间为1.2ms,消光比为16dB,接近实用水平.并且讨论了热光相移在多种光电子器件中的应用.     

利用FN振荡电流估计金属-氧化物-半导体场效应管Si-SiO_2界面宽度

利用聚合物材料研制出热光 Mach- Zehnder(MZ)型干涉调制器 ,单位相移为 1.5 3π/ (cm·℃ ) ,产生 π相移所需功率为 12 m W.热光开关的响应时间为 1.2 m s,消光比为 16 d B,接近实用水平 .并且讨论了热光相移在多种光电子器件中的应用     

半导体光放大器交叉相位调制点的优化设计

提出了一种采用斐索干涉仪测量由交叉相位调制产生的非线性相移的实验方案,得到了不同探测光功率、控制光功率和偏置电流条件下的相移公式。结果表明,非线性相移与控制光功率和偏置电流呈单调递增关系,与探测光功率呈单调递减关系,优化设计了半导体光放大器交叉相位调制的工作点。提出了影响非线性相移的最佳相位调制点的确定方法,得到π/2相移的最佳相位调制参数:探测光功率为0.29 mW,控制光功率为0.5 mW,偏置电流为276 mA。     

光子晶体透射相位特性在全光开关和逻辑门中的应用

利用传输矩阵法详细研究了形如(HL)kA(LH)k的含N个耦合缺陷一维光子晶体的透射相位特性。研究表明,当 时,光子晶体的透射相移呈近线性变化;而当 时,透射相位曲线在整个禁带范围内呈阶梯变化,且在每个缺陷模附近透射相位随频率迅速改变,其相移量约等于π。当在光子晶体中引入非线性折射率材料时,折射率的微小改变将导致透射光产生π相移,而且此相移过程中透射率接近于零,这有利于减少动态啁啾对透射光信号的影响。光子晶体的这种π透射相移特性可用于设计各种新型相位器件。根据这一原理,设计了全光开关及逻辑门并讨论了其工作原理。     

模拟信号在SOA中的交叉相位调制特性研究

为了研究模拟光信号在半导体光放大器中的交叉相位调制特性,以正弦波和三角波两种模拟光信号为例,采用数值计算的方法,详细分析了交叉相位调制过程中模拟信号的增益、非线性相移差和啁啾。结果表明,当信号光和控制光之间采用帧同步方式时,信号光脉冲各点的增益及增益差出现波动,非线性相移差将围绕理想值π出现不同程度的偏离;采用比特同步方式可使信号光脉冲各点非线性相移差均衡,此时所需的控制光脉冲和信号光脉冲波形类似。     

相移光栅及取样光栅的双峰滤波特性

设计了具有双峰滤波特性的相移光栅及取样光栅,利用传输矩阵方法对其滤波特性进行了研究。结果表明,多π相移光栅及π相移取样光栅均可获得双峰滤波特性,并且π相移取样光栅比多π相移光栅具有更好的双峰滤波特性,其反射频谱的旁峰幅度比多π相移光栅低得多。调整π相移取样光栅的占空比(取样长度与取样周期的比值)位于0.66~0.8范围内时,得到了更好的双峰滤波特性,特别是占空比为0.75时其旁峰反射率整体上处于最低值。     

相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响

基于耦合模理论,采用传输矩阵法分析了相移对级联长周期光纤光栅传输特性的影响。研究表明,当级联光栅间相移量从0至π变化时,传输谱主阻带左边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越大。当相移量增大到π时,小阻带幅值增大到与原阻带相当;当相移量从π增至2π时,传输谱主阻带右边会出现一个小的阻带,且相移量越大,小阻带的幅值越小。随相移量的增大,主阻带最大损耗峰对应的谐振波长向长波长方向偏移。调节相移量可灵活地改变主阻带最大损耗峰对应的谐振波长,为新型光纤光栅器件的开发提供新的视角和理论依据。     

可采用任意未知相移的广义相移数字全息干涉术

相移干涉术(Phase-Shifting Interferometry,PSI)是波前再现及光学检测的重要手段.传统PSI需要三幅以上干涉图,各步相移量必须为确定的特殊值2π/N(N为整数),而相移器不可避免的实际误差会对测量精度带来严重影响.针对以上问题,我们提出了可以应用任意未知相移的广义相移干涉术(Generalized Phase-Shifting Interferometry,GPSI)的概念[1-5].在GPSI中,每步相移量不仅可以是0～π之间彼此不等的任意值,而且一般来说可以是未知的.利用特定算法可以从干涉图中盲取相移量,然后根据这些相移量依特定的GPSI计算公式恢复波场复振幅.这就取消了相等相移及精确相移这两个苛刻的限制,大大提高了这一技术的误差免疫能力以及普适性和方便性.     

机械写制π相移弯曲不灵敏光纤长周期光栅滤波器

采用2个交错放置的具有π相移的周期性刻槽板对弯曲不敏感光纤径向施力,形成了机械写制π相移长周期光栅(LPGs)滤波器。实验研究了压力和子光栅个数对π相移光纤光栅的光谱影响以及光栅的偏振相关损耗(PDL)。结果表明：两侧阻带的传输损耗由施加在光纤上面的压力决定,子光栅的个数决定π相移光纤光栅的通带宽度,但不影响通带中心波长;对LP13耦合模,当π相移个数从1增加到9时,滤波器通带带宽由8.2 nm增加到53.8 nm。LP13包层模具有最大PDL,其值约为6.86 dB。该方法制作的π相移长周期光纤光栅(LPFG)具有可重构性,结构简单,易于操作,在光纤通信和传感领域具有潜在的应用价值。     

一种新型基于石英的热光型光开关

一种采用基于石英的平面光波回路技术（PLC）制造的热光型光开关正越来越引起关注，它具有低耦合损耗、高稳定性及适于大规模集成等优点。首先描述了采用热光相移器构成马赫-曾德于涉仪（MZI）结构的热光型光开关，然后讨论2×2MZI热光型开关的工作原理及基本特性，最后介绍了由2×2MZI热光型开关单元构成的大规模光开关阵列以及一种采用悬梁式结构热光相移器的低功率消耗的光开关。     

力学写制多个π相移长周期光纤光栅的光学特性研究

利用两个相同且交替放置的周期性相移锯齿槽对单模光纤（SMF）施力,形成了基于机械微弯力学效应的多个π相移长周期光纤光栅（π-PS-LPFG）。实验研究了压力和π相移个数对光栅光谱的影响。结果表明,在1420-1440nm、1475～1500nm和1536-15709nm的波长范围内相移光栅光谱分别呈现出带通特性,阻带出...     

高非线性微结构光纤环镜开关效应的实验研究

利用基于高非线性微结构光纤的非线性光纤环镜,在10Gb/s光传输系统中进行了全光开关的实验研究.利用中心波长在1550nm的皮秒脉冲激光器,在以25m长微结构光纤作为非线性介质构成的光环镜中,实现了非线性相移为π的开关操作,同时还发现这种全光开关具有脉冲整形的功能.     

一种制作掺Yb相移光纤光栅激光器的实验方案

采用遮挡法引入相移制作了掺Yb相移光纤光栅(PS-FBG)。在制作光栅的过程中,将其作为激光器的谐振腔,通过监测激光器的输出功率来确定相移大小。当激光器的输出功率开始下降时,停止曝光,此时引入的相移为π/2。为了使光栅的特性尽快稳定下来需要对光栅进行退火,这将导致引入的相移小于π/2。为了弥补退火过程中引起的相移降低,需要对退火后的光栅进行二次曝光,以使光栅的相移恢复π/2。利用该方法制作了一只光纤光栅激光器。当抽运功率为100 mW时,获得了25 mW的输出功率,信噪比(SNR)为60 dB。在1 h内,输出功率波动小于1%。当光栅的温度在25~30℃之间变化时,激光器单纵模运转。     

边孔相移光纤光栅测量压力温度的仿真及优化

油井内压力及温度的测量是智能完井系统的重要 组成部分。为了能在井下环境实现单点、压力温 度双参量测量,且最高压力可达30 MPa,温度可达120 ℃,本文提出一种在圆心边孔光纤(side hole fiber,SHF)上刻写π相移光 栅的压力温度传感器。首先对边孔π相移光纤光栅同时测量压力及温度进行了理论推导,证 明同时检测 压力温度的理论可行性。其次,在理论的基础上,对SHF进行了仿真优化,并引入断裂 极限限定条 件,得到SHF的最优尺寸为孔中心距27 μm,孔半径21 .5 μm。结果表明:SHF能实现单点双参量的 测量,π相移光栅的引入提高了测量分辨率;SHF的孔半径越大孔越靠近纤芯,压力灵 敏度越高,但 考虑光纤断裂情况则并不是半径越大越好。该研究对特定压力测量范围下的边孔光栅压力温 度传感器设计有指导意义。     

光学系统中白宝石分光镜的热变形像差分析

以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象,利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合,分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项;信标光的透射相移的主要像差包含离焦项和主球差项,而主球差的引入主要是由于在激光入射区域边界上轴向温度分布的不均匀性。利用像差比率γnm直观反映入射激光的吸收功率与反射激光和透射信标光的像差的关系,对入射激光而言,其离焦比率γ20=0.0393;对信标光而言,其离焦比率γ20=-0.0011,主球差比率γ40=-0.0033。     

一种两步相移数字全息的设计与实验验证

为了快速有效地测量微小透明物体表面形貌，设计了一种基于Mach-Zehnder干涉仪的两步相移数字全息系统。该系统使用两个相同的CCD在不同距离同时采集干涉图像，利用光学相移单元在每个CCD记录的干涉图之间形成一个π的相移，然后通过光的空间传递函数及傅里叶变换给出了相位重建的算法。搭建了两步相移干涉光路，以微透镜阵列作为待测物体，验证了该系统的可行性。结果表明，该系统比四步相移法节省一半以上的时间，且能够达到与四步相移法相一致的相位重建结果。该方法对提高相位重建效率具有一定的帮助。     

磁化强度光栅中导波光传播特性分析

提出一种通过周期改变磁光波导中磁化强度而形成的"磁化强度光栅"概念,并与传统的折射率光栅进行了对比.根据耦合模理论分析了这种磁化强度光栅的模式和相位转换关系,计算表明:磁化强度光栅可以得到足够大的模式转换效率,输出光强度是光栅周期的敏感函数;模式转换光相位随耦合系数跳跃变化,通过调节磁化强度可实现π整数倍的相移.因此,磁化强度光栅可用于传感器、光开关等通信器件,并在BPSK系统中具有潜在应用前景.     

啁啾相移光纤光栅的反射谱特性

相移光纤光栅作为透射型滤波器件降低了使用成本,在光通信和传感领域有着较高的应用价值.将传输矩阵法与谐振理论相结合,详细分析了相移量、相移点位置对啁啾相移光栅反射谱特性的影响,数值模拟和实验结果表明,啁啾相移光栅与均匀相移光栅不同,当位于啁啾光栅中点的相移调制量偏离π/2时,透射峰在偏离光栅反射谱中心的同时深度逐渐减小;当相移点在光栅上的位置发生变化时,透射峰位置也随之改变,但深度基本保持不变.利用啁啾光栅的这种特性,可形成具有多个透射峰的多点相移光栅.     

低串扰载流子注入型光开关的设计

针对载流子注入马赫-曾德尔干涉型光开关,提出使用输出比可调的3dB耦合器,补偿相移臂上通过载流子注入实现π相位调制所产生的吸收损耗,从而降低光开关的串扰。使用传输矩阵方法计算分析了载流子注入所伴随的吸收损耗对光开关串扰的影响,同时计算了可调3dB耦合器对光开关串扰性能的改进。计算结果表明,可调3dB耦合器的引入可以有效补偿相移臂的吸收损耗,对改善光开关的串扰性能有着明显的作用。     

利用光子晶体光纤XPM效应实现40 Gb/s全光3R中的再整形

研究了一种通过交叉相位调制(XPM)效应实现40 Gb/s信号全光3R再整形的方案,方案的核心是一个用超高非线性光子晶体光纤作为其中一臂的马赫-曾德仪,通过计算并调节这一臂的光子晶体光纤的长度,可以利用XPM效应使通过此臂的信号光产生π的非线性相移,所得光与另外一臂的光信号相干涉,实现对受噪声污染和色散影响信号净化和整形的作用.并用Optisystem对其进行了仿真实验.