基于MIM亚波长结构的微环谐振器性质研究

文中设计了一种基于MIM结构的亚波长表面等离子体激元微环谐振器,利用时域有限差分(FDTD)方法分析了其滤波特性,并且针对1.31谐振输出波长处对谐振器进行了性能分析。结果表明这种亚波长结构的微环谐振器与现有的传统介质谐振环器件相比具有很大的优势,更加有利于集成光路的应用。     

基于MIM亚波长结构的微环谐振器性质研究

文中设计了一种基于MIM结构的亚波长表面等离子体激元微环谐振器,利用时域有限差分（FDTD）方法分析了其滤波特性,并且针对1．31谐振输出波长处对谐振器进行了性能分析。结果表明这种亚波长结构的微环谐振器与现有的传统介质谐振环器件相比具有很大的优势,更加有利于集成光路的应用。     

带尾纤的全光型硅微谐振器

带尾纤的全光型硅微谐振器引入了集成光学技术,具有独立的拾振光路和简单易行的拾振方式,可以完全脱离光学平台运作．对带尾纤的全光型硅微谐振器进行了实验测量及较详细的理论分析,给出了悬臂梁振子的固有谐振频率、谐振频率的总温度系数、悬臂梁对简谐激励的响应等表达式;归纳出了该谐振器具有光纤与振子间未对准误差容限较大,输出测量信号与光纤有效光学长度无关及振子谐振频率不受硅片内应力影响等特点．     

压电式微固体模态陀螺谐振频率自动跟踪电路

压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时,感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路,使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压,驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差,作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明,当相位差锁定区域处在98.48°~100.27°时,振子感应电极输出信号最大,振子处于谐振状态,实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。     

基于两个级联微环谐振器的电光导向光学译码器

实现了一种基于两个级联微环谐振器的导向光学译码器,器件利用等离子色散效应调制微环谐振器。制作工艺误差引起的两个微环谐振器谐振波长不一致可以通过微环谐振器上热极进行补偿。码型发生器产生的两个电学信号驱动微环谐振器的PIN结,由四个输出端口的光学信号给出译码结果。通过对器件的静态光谱分析得到工作波长和驱动电压。最终实现了100Mbps的动态译码结果。     

电热激励微谐振器及谐振式传感器

硅微谐振式传感器具有灵敏度和分辨率高、准数字信号输出、抗干扰能力强的优点,在精确测量领域具有独特的优势。其中,电热激励/压敏电阻拾振的微谐振器与工业IC技术兼容,可将敏感元件与信号调理电路集成在一块芯片上构成功能强大的智能传感器。着重论述了电热激励/压敏电阻拾振的硅微谐振器的几种典型结构及其制造技术,并在此基础上阐述了以该谐振器为敏感元件开发的质量流量、气体、压力、温度和接近传感器等多种谐振式传感器。     

聚合物双环谐振滤波器的研究

设计了一种基于多模干涉(MMI)耦合输入/输出结构的跑道型双微环串联谐振滤波器,并采用紫外光敏聚合物材料SU-8作波导芯层,聚合物CYTOP为下包层,在硅基底上完成了器件的制备.器件的波导端面尺寸为2 μm×1 μm,与设计值相符,扫描电镜显示所制备的器件波导侧壁陡直度较高.直波导传输损耗的测试结果表明,在1550 nm波长,直波导传输损耗约为2.0 dB/cm.测试并获得了多模干涉结构和器件的通光及输出光谱图\.测试结果表明,MMI结构在较宽的波长范围内实现了接近50∶50的功分比,微环谐振滤波器的通光性能良好,实现了滤波功能,器件的自由光谱区FSR实际值约为0.94 nm,与设计参数值很接近.研究结果表明采用聚合物SU-8制备小波导尺寸微环谐振器的器件简便可行.     

一种超小型抗振恒温晶振的研制

晶体振荡器是振动敏感器件,通常在振动条件下晶振的相位噪声会恶化。该文分析了抗振恒温晶振(OCXO)的设计方法及影响因素,阐述了振动对晶振相位噪声的影响,并采用微型减振器及低加速度灵敏度晶体谐振器设计了100 MHz超小型抗振恒温晶振。该文研制的100 MHz超小型抗振恒温晶振体积仅为25.4 mm×25.4 mm×15 mm,振动条件下相噪指标最优达到-147 dBc/Hz@1 kHz,达到了预期的研制目标。     

基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件

光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。     

边缘负载FBAR谐振器有限元仿真分析

外部激励施加于薄膜体声波谐振器(FBAR)时会激发纵向与横向剪切的振动,引发能量损耗,为了减少寄生谐振,降低FBAR器件的工作损耗,提高器件的品质因数,故需要抑制横向剪切振动。该文采用有限元仿真法讨论了顶电极边缘负载参数对FBAR器件横向寄生的影响,并通过COMSOL仿真软件实现且制备了结构完整的谐振器。测试结果表明,负载结构可有效提升器件品质因数约10%。     

Contactless system for dynamic characterisation of microresonators

A cost-effective system for the contactless characterisation of microresonators vibrating in out-of-plane mode is presented. The system provides swept-frequency excitation to the microresonator, detects the mechanical vibrations by a single-point triangulator made by a laser diode and a four-quadrant detector, and exploits synchronous undersampling of the readout signal to derive the frequency response of the microresonator. The system has been prototyped and tested using a piezoelectric bimorph cantilever as the resonator. A displacement resolution of around 100 nm has been obtained in the frequency range of up to some tens of kilohertz.     

半导体激光双稳态光信号放大和处理

利用光纤耦合输出反馈泵浦半导体激光双稳装置,实现了微分增益、双稳和零偏等三种工作模式的运转。由此完成了恒定偏置和脉冲偏置光信号放大、光脉宽压缩、限幅、整形和开关等多种光信号处理功能。光信号增益达22.5dB,脉宽可压缩25倍。     

湍流对激光吸收光谱信号的影响及改善方法研究

为了解决可调谐激光二极管吸收光谱气体传感器在开放光路气体测量中,激光吸收光谱信号受到大气湍流的影响,使光谱信号幅度随大气湍流的波动而改变造成获取的气体吸收光谱信号形状发生畸变问题,改善湍流对激光吸收光谱信号的影响,提高信号检测灵敏度,采用改变激光波长扫描频率的办法进行了理论分析和实验验证,当激光波长扫描频率为2kHz时,吸收光谱相邻周期间的信号均方误差小于0.1。结果表明,该方法可以有效地改善激光吸收光谱信号受大气湍流的影响。     

光调制解调器的设计与实现

研制了一种光调制解调器,该光调制器是由高频DFB激光二极管组件与APC电路、ATC电路组成,光纤传输线为5km光纤;光解调器是由高速跨阻放大器的PD组件与宽带低噪声放大器组成.系统实现了宽带微波信号的高线性、低失真、远距离光纤传输.     

可调谐激光波长调制技术检测氧气浓度

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术.通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析.利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度.对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性.     

全固态人眼安全OPO激光器

简要介绍一种结构紧凑、高效的全固态1.57μm人眼安全OPO激光器,采用准连续激光二极管(QCW)泵浦的Nd:YAG激光器作泵浦源,OPO为内腔单谐振方式,1.57μmOPO输出能量15mJ/pulse,脉宽～7ns,重复频率20Hz,电光效率2.6%。     

以半导体激光器线性频率调制为基础的距离测量

给出一种以频率调制连续波(FMCW)技术为基础的进行无接触、无累加误差和较大动态范围距离测量方法.由可调谐半导体激光器产生一个啁啾信号,通过测量拍信号频率计算距离.用商用GaAlAs激光器组成的测量系统的动态范围为1m,测距精度达10-3.     

微波信号在空间光通信系统中的传输

采用ITU(国际电信联盟)推荐的Ka波段为星间微波链路的通信频段,设计了采用激光链路透明传输微波信号的系统方案,包括直接微波信号传输和微波信号变频传输的两种方案.并指出了实现该目标的基本条件,即采用大功率、高光束质量的DPSSL(半导体激光器抽运固体激光器)为光发射机的光源,以及光发射机调制器的最佳选择是宽带LiNbO3波导调制器.     

Linearizing optical frequency-sweep of a laser diode for FMCWreflectometry

We propose and demonstrate a novel linearizing method of optical frequency-sweep of a laser diode for frequency-modulated continuous-wave (FMCW) reflectometry. In order to linearly sweep the optical frequency, we adopt a reference interferometer and an electric phase comparator. The interference beat signal of the reference interferometer is phase-compared with an external reference rectangular signal having a fixed frequency near the interference beat signal frequency by a lock-in amplifier. The error signal from the lock-in amplifier is fed back to the modulating signal of the injection current of the laser. Thus, a phase-locked loop composed of optical and electric circuits can be established, and the beat signal frequency is locked to the frequency of the reference signal. The optical frequency of the laser diode is, therefore, excellently linearly swept in time. In order to experimentally confirm the linearity of the proposed method, we apply this frequency-swept laser diode to the FMCW reflectometry. Resultingly, the improvement of the linearity is estimated to be about 10 dB. And the theoretically limited spatial resolution of the FMCW reflectometry is achieved. The backscattered light in optical waveguide devices is measured by the FMCW reflectometry using the proposed light source, and the propagation loss of a single-mode glass waveguide is successfully evaluated     

高重频人眼安全光参变振荡器实验研究

介绍了连续激光二极管抽运声光Q开关Nd:YAG激光器抽运的高重复频率1.57μm人眼安全光参变振荡器实验研究结果.采用连续激光二极管三侧面抽运Nd:YAG模块和QSGSU-6型小型声光Q开关,1.57μm光参变振荡谐振腔置于1.06μm Nd:YAG激光谐振腔内,非线性晶体为X切割的KTP晶体,利用Ⅱ类非临界相位匹配光参变振荡输出1.57μm波长激光.在重频1kHz~5 kHz时进行了初步实验,在重频3kHz时,获得1.57μm高重复频率激光最大输出功率480mW,最大峰值功率58.8kW,脉宽2.72ns,电光效率达2.6‰.试验结果表明,连续激光二极管抽运声光Q开关内腔光参变振荡器是获得高频人眼安全激光的一种有效途径.