基于亚毫米尺度波导研究磁流体的窄带滤波特性

利用一种样品空间层达亚毫米尺度的双面金属波导,将磁流体注入波导样品空间层作为导波层来研究磁流体的窄带滤波特性.首先将波长为l 550 nm的激光入射到波导表面,选择合适的入射光导模共振角,激发波导中的超高阶导模,使磁流体处于光波导的振荡场中;然后,应用超高阶导模的高灵敏度特点,将磁场施加在波导上改变磁流体的折射率,使波...     

基于Cantor结构的一维光子晶体耦合腔的光学特性

在N=3的三分Cantor多层结构的基础上设计了一种光子晶体耦合腔结构,用传输矩阵法研究了这种耦合腔结构的光学特性。结果表明,新结构有更宽的带隙,并在宽带隙中出现了一个损耗非常小的超窄透射窗口;保持缺陷层的几何厚度不变,改变缺陷层介质的折射率,该透射窗口位置能在很大的范围内移动。这种新的耦合腔结构可用作超窄带光子晶体滤波器或波长可调谐滤波器,在光通信超密集波分复用和光学精密测量等领域中有应用价值。     

水声信号的窄带滤波研究

研究一种用于有色噪声背景下接收水声信号的窄带滤波方法.它用白化滤波器实现有色噪声的匹配滤波.该滤波电路具有优良的选频能力,抗干扰性强,功耗极低,较好地解决了水下信息传输中存在的通道之间频率间隔小、信号微弱、易受噪声干扰、用电池供电而要求工作时间长等问题.采用这种窄带滤波方法的水声接收机具有结构简单、性能稳定、对弱信号检测能力强等优点,增大了定位声纳的作用距离.     

一种导模共振窄带宽的平顶滤波器设计

鉴于导模共振滤波器具有高峰值反射率、低旁带反射、窄带以及带宽可控等优良特性,采用亚波长光栅的导模共振效应设计了一种平顶滤波器.通过将亚波长光栅与类法布里-珀罗腔结合使用,实现了窄带宽平顶滤波的效果.基于严格耦合波分析方法和等效介质理论,使用FDTD软件对光栅衍射效率进行了仿真分析.仿真结果表明,平顶滤波器在1130 n...     

探究光谱在短支路结构金属-电介质-金属型波导中的传输特性

应用时域有限差分(FDTD)方法研究了余弦调制高斯脉冲通过短支路结构金属-电介质-金属(MDM)波导的光谱传输特性。从理论上讨论了由短支路结构内形成的简振驻波可以使波导具有滤波特性。FDTD仿真结果证明,输出光谱的透射率周期在短波长段较小,长波长段较大;短支路长度越长,透射率周期数越多。以上特性可用于制作波导滤波器和波导光开关,也可以用于光子器件集成和传感器领域。     

基于无芯光纤与光栅级联的反射式大量 程高分辨力海水温度传感器

针对海洋环境探测中海水温度的大量程高分辨力测量需求,本文提出并验证了一种基于无芯光纤(NCF)与光纤布拉格光栅(FBG)级联的反射式传感器。传感器的制作过程包括将刻有FBG的单模光纤与带有涂覆层的NCF熔接,之后在NCF的端面上镀金膜形成反射镜,最后将光纤结构封装于毛细管中。其中,无涂覆层的NCF是多模波导,而有涂覆层的NCF可以看作反谐振反射波导,理论分析可知多模干涉和反谐振效应叠加得到输出光谱。由于聚合物涂覆层的热光系数较高,干涉波长的位置随着温度变化发生明显偏移。根据FBG中心波长和干涉波长所在位置,通过对应的拟合曲线可以计算出准确的温度值。实验结果表明,在-6℃～54℃温度范围内,最小可探测温度分辨力为0.000 1℃。该反射式光纤传感器具有加工方便、结构紧凑、灵敏度高等优点,在大范围高分辨力海水温度测量中具有很大的应用潜力。     

多信道异质结构光子晶体滤波器

利用二维正方晶格介质柱型光子晶体(PC),设计了一款由4个线性渐变型微腔和异质结构光子晶体反射器组成的多信道下路滤波器。利用平面波展开法(PWE)以及二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该异质结构滤波器的工作机制,并进一步探究了微腔参考面与异质结界面之间距离对下路效率的影响。研究表明,滤波器中的异质结反射器可以实现接近100%的反射,从而大幅度地提高了三端口滤波器的滤波效率。设计的多信道滤波器各个通道都能有效地实现下路滤波功能,其信道间隔为10nm,滤波效率均在90%以上,透射谱半高宽均在0.54nm以下,实现了较高的品质因子特性。该滤波器尺寸只有15.15μm×13.91μm,且滤波效率很高,适于在波分复用系统中进行复用与解复用,在未来光路集成应用中具有良好的应用前景。     

四通道二维光子晶体解波分复用系统

利用光子晶体环形腔缺陷模与线缺陷波导之间的共振耦合原理,设计了一种由主波导、环形腔和60°弯波导组成的四通道二维三角晶格光子晶体解波分复用系统。通过平面波展开法计算线缺陷波导的能带结构;利用时域有限差分法(FTDT)计算了不同频率的光波在该系统中的传输特性。最后,分析了影响输出效率和品质因子的因素并对该系统进行了改进。分析表明:改变环形腔内介质柱的半径可调节谐振频率,而在主波导末端增加反射介质柱以及改变耦合区域中介质柱的形状可提高各通道的谐振频率光波的透射率。计算结果显示:该系统较好地实现了4个波长的解波分复用,透射率均达90%以上。另外,该系统结构简单,便于加工制造,且体积小,有利于大规模集成。     

用于DWDM的可调谐光学滤光器设计

根据多光束干涉原理,提出了一种基于铌酸锂晶体的游标式级联型可调谐滤波器的设计思想.利用铌酸锂的电光效应,通过调节级联电压,改变光波导的折射率,从而实现调谐滤波的功能.该滤波器设计用于波分复用(DWDM)系统中信道的选择.     

应力变化对多层薄膜窄带滤光片透射光谱的影响

利用薄膜应力公式和弹性力学的小挠度弯曲理论分析了在应力变化情况下,多层薄膜应变与膜厚变化的关系,并建立其数学模型,提出多层薄膜各层厚度变化的不均匀性理论.利用这个模型在应力减小200MPa条件下对138层4腔的100GHz滤光片光谱进行了模拟,与设计值比较发现中心波长增加了0.562nm;0.5dB处的带宽比设计值减小0.124nm;25dB处的带宽比设计值减小0.01nm;谱线矩形化变差;插损也有明显的增加.说明了应力变化引起的光学薄膜厚度变化的不均匀性是引起这种窄带干涉滤光片光谱退化的主要原因之一.实验结果为100GHz的窄带滤光片热处理后中心波长增加0.325nm;0.5dB处带宽减少0.01nm;20dB处带宽增加0.014nm;插损增加,谱线通带变形严重,纹波增大,光谱退化了.实验结果与理论分析一致.     

用薄膜光子晶体超晶格概念设计多峰滤光片

多峰滤光片在光通讯波分复用技术中潜在着特殊的应用。利用薄膜一维光子晶体超晶格的概念,设计了两种薄膜多峰滤光片。第一种是基于两个一维光子晶体迭加的多峰滤光片,它在交叠的禁带上出现多组通带,每组通带又包含着多个透射峰,峰的数目为两个光子晶体的周期数减去1;第二种是在第一个光子晶体的中间插进第二个光子晶体,因而形成三个基本周期的光子晶体迭加,峰的数目主要取决于插入的第三个光子晶体的膜层厚度之比和周期数。讨论了多峰滤光片的通带特性和截止度。     

预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯（benzocyclobutene, BCB）介质并将BCB 与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板/BCB/Au 异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。     

刀具嵌入镍铬合金薄膜微传感器切削力测量的研究

切削力的测量旨在改进和提高切削加工性能。本文设计和制备了一种镍铬合金薄膜微传感器,将其焊接嵌入刀具的刀杆上以测量加工中的切削力。该传感器由Ti6A14V钛合金基体、镍铬合金薄膜层及氧化铝绝缘层组成。切削力引起的薄膜变形使四个电阻栅组成的惠斯通电桥产生输出电压,对其输入和输出电压之间的关系进行了理论分析。构建了切削力测量系统。研究结果表明,该薄膜传感器具有良好的线性度和更小的相互干扰,适合于各种条件下车削力的测量。     

射频激励板条波导CO2激光器远场空间压缩单峰输出模式的研究

从研究射频激励板条波导CO₂激光器远场压窄单峰的理论成因出发,根据实验现象,通过理论分析和数值计算得出宽波导平平腔自再现模,这种自再现模式与无波导壁时不同,其近场具有复杂分布,理论分析表明求出这种模式的远场是压窄单峰强度分布,实验结果证实了这种模式的存在.     

The Analysis of Multi-Layer Conductor-Backed Coplanar Waveguide for Moisture Sensor Application

The analysis of conductor-backed coplanar waveguide moisture sensor by using numerical method is described. The effective dielectric constant, characteristic impedance and dielectric loss of this multi-layer structure are calculated at various moisture contents with respect to protective layer thickness. The analysis shows that calculated values are drastically affected by a small thickness of the protective layer. The experimental results of the attenuation of sensor at various moisture contents agree reasonably with the theoretical data based on the above analysis. The information available from this study is important for estimating of the dynamic range and optimal design of the sensor.     

Method for measurement of the density of thin films of small organic molecules

An accurate and sensitive method is reported to measure the thin-film density of vacuum-deposited, small-molecular organic semiconductor materials. A spectrophotometer and surface profiler had been used to determine the mass and thickness of organic thin film, respectively. The calculated density of tris-(8-hydroxyquinolato) aluminum (Alq(3)) thin film was 1.31+/-0.01 gcm(3). Vacuum pressures and thin-film growth rates are found to have less impact on the thin-film density of organic material. However, the thin-film density of organic material strongly depends on its chemical structure and molecular weight. Specifically, the chemical structure determines the density of organic material that affects the molecular volume and intermolecular stacking.     

Calculation of the reflection coefficient of metal-dielectric structures in frustrated total internal reflection

Analytical formulas for calculating the reflection coefficient of a thin-film metal-dielectric structure at light incidence angles greater than the critical angle of total internal reflection were obtained using a conducting surface model for a thin absorbing layer. It is shown that an asymmetric interference pattern of the spectral dependence of the reflection coefficient has higher sensitivity to changes in the refractive index of the medium.     

一种梯形干涉链可调谐光滤波器的设计与研究

结合Mach-Zehnder干涉原理和多模干涉(MMI)耦合器的散射矩阵,从理论上推导出梯形干涉链可调谐光滤波器(LTOF)输出光场的表达式,采用优化算法搜索出不同级联级数下MMI耦合器的最佳分光比,并分析了衍射阶数和电极长度对LTOF调谐输出性能的制约关系。结果表明,对应最大峰值功率,存在随级联级数增加而增大的最佳分光比;增加级联级数会导致峰值功率和3 dB带宽减小,峰值隔离度增大;电极长度为原电极的1.4倍时,可实现LTOF连续双向宽调谐的功能。通过比较,验证了理论模型及分析方法的正确性。     

波导裂缝天线单元结构设计

随着现代雷达技术的发展,波导裂缝天线单元之间的间距越来越小,安装位置精度越来越高,常规的结构形式很难满足波导裂缝天线单元结构设计的新需求,迫切需要一种新的结构形式来解决上述问题.文中在分析波导裂缝天线结构设计新需求的基础上,提出了一种新的结构形式,对开缝波导管、负载和波导同轴变换器进行了结构设计研究,并对波导裂缝天线单...     

Optimum Design for Shrink-fit Multi-layer Vessels under Ultrahigh Pressure Using Different Materials

Multi-layer pressure vessels are widely used in every field of high pressure technology.For the purpose of enhancing a vessels' load bearing capacity,a beneficial process like shrink-fit is usually employed.However,few documents on optimum design for multi-layer shrink-fit vessels made of different strength materials can be found,available data are mainly on two-layer vessels.In this paper,an optimum design approach is developed for shrink-fit multi-layer vessels under ultrahigh pressure by using different materials.Maximum shear stress theory is applied as design criteria.The inner and outer radii of a multi-layer vessel,as well as the material of each layer,are assumed to be known.The optimization mathematical model is,thereby,built.Lagrange multipliers method is required to obtain the optimal design formula of wall ratio(ratio of outer to inner radii) of each layer,from which the optimum formulas of shrinkage pressure and radial interference are derived with the superposition principle employed.These formulas are applicable for the optimization design of all multi-layer vessels made of different materials,or same materials.The formulas of the limit working pressure and the contact pressure show that the optimum wall ratio of each layer and limit working pressure are only related to all selected material strength and unrelated to the position of the layer placement in the vessel.However,shrinkage pressure is related to the position of the layer placement in the vessel.Optimization design of an open ended shrink-fit three-layer vessel using different materials and comparisons proved that the optimized multi-layer vessels have outstanding characteristics of small radial interference and are easier for assembly.When the stress of each layer is distributed more evenly and appropriately,the load bearing capability and safety of vessels are enhanced.Therefore,this design is material-saving and cost-effective,and has prospect of engineering application.