有双包层结构的楔变脊型光斑转换器的设计

为了提高硅基上单模波导器件与单模光纤的耦合效率和工艺容差,设计了一种实用新型光斑转换器,它由水平和垂直双向楔变的波导芯区和双内包层构成.分析了内包层折射率与其厚度对耦合效率的影响,发现通过优化内包层的参数可以加强对扩展光场的限制.针对在硅基上制作垂直楔变结构的波导还很困难的情况,提出了一种低成本、简单可行的制作方法     

基片集成波导多层转换器的设计与仿真

基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是可以集成于介质基片中的具有低插损、低辐射、高功率容量等特性的新的导波结构,易于设计、加工,并可方便地实现与微带线、共面波导等平面传输线的集成。然而,一个非常重要的问题就是它与其它形式的传输线之间的过渡问题。文中给出了两种异面多层转换结构。新结构的仿真结果均表现出良好的传播特性,且较传统共面转换结构更为紧凑,便于微带集成电路系统的应用。     

圆周型光斑模式转换器

提出了一种圆周型光斑模式转换器--透明玻璃圆锥体,根据光的全反射原理论证了光在该圆锥体中的传输规律和对光束光斑模式的转换原理.利用光线追迹方法模拟了光在光斑模式转换器中的传输过程和对光斑模式的转换效果.结果显示圆锥体的顶角等于一系列特定值时,垂直圆锥体底面入射的光束经过该圆锥体后光束沿着其母线方向出射,在垂直于圆锥体轴线的平面上形成一圆周型光斑,其光能量全部集中在圆周上.圆周型光斑模式转换器还可以与透镜结合使用,只改变光斑模式而不改变光束的传输方向.该圆周型光斑模式转换器具有结构简单、容易制造、能量损失小等优点.     

改进型四脊波导正交模转换器的设计与测量

为满足上海65m射电望远镜C波段接收机需求,在传统四脊波导OMT(Orthomode Transducer)基础上设计了一种小尺寸、高性能的宽带四脊波导正交模转换器。介绍了该OMT的结构和工作原理,讨论了设计要点,给出了有限元法(FEM)和时域有限积分法(FIT)的仿真结果,分析了OMT的容差性能,最后实际加工了实验样机。实验结果表明,改进型四脊波导OMT具有尺寸小、频带宽、高性能的特点,能够满足射电天文制冷接收机需求。     

6~20GHz同轴-矩形波导转换器的设计

宽带同轴-矩形波导转换器是高性能天馈系统的重要组件之一。针对现代电子系统对高频宽带特性的迫切需求,采用矩形波导宽壁平行加载金属双脊、同轴探针与脊波导非接触式转接、脊波导-矩形波导渐变转换的结构,设计了一种多过渡段、宽频带的同轴-矩形波导转换器,获得了6～20GHz工作带宽内插入损耗小于1dB、回波损耗小于-18dB的实测结果,可满足一般宽带天馈系统的馈电及测试要求。     

用正交光楔列阵获得连续可调的均匀方形光斑

提出用两组相互正交的光楔列阵系统获得方形光斑，其特点是光斑尺寸在一定范围内连续可调，形状不受入射光截面形状影响，光斑强度空间分布均匀性好，且受入射光强度分布的影响很小。对该系统作了详细的理论分析和数值计算。     

低损耗SOI单模脊形光波导的制备

表面散射损耗与菲涅耳反射损耗是SOI(Silicon-on-msulator)脊形光波导的主要损耗机理.通过降低光波导损耗的研究,在厚膜SOI材料上制备了长度为20 mm,插入损耗小于2.15 dB的单模脊形光波导.     

非对称十字孔双脊波导定向耦合器的设计

借鉴波导定向耦合器的设计原理,采用双脊波导的形式（本文采用标准双脊波导WRD650型号）设计大功率宽频带定向耦合器。由于双脊波导相比于矩形波导,最低模式的截止频率更低,单模工作的频带更宽,特性阻抗更低,所以采用双脊波导的形式比矩形波导在带宽方面更有优势。波导耦合器耦合方式有很多种,最常用的有小孔耦合和缝隙耦合,本文采用非对称十字孔耦合的方式,并与等孔径分布和切比雪夫分布的圆孔耦合比较来确定非对称十字孔耦合方式,在耦合平坦度、方向性方面有更好的改进。利用电磁仿真软件进行仿真对比其结果,通过一些具体措施改善双脊波导定向耦合器的性能,使定向耦合器的各种设计指标达到要求。     

圆型槽波导的结构与损耗的关系

本文在圆型槽波导一级近似特征方程求解的基础上,分析了圆型槽波导的损耗并给出了它们与圆型槽波导结构尺寸之间的关系。     

基于变结构控制的转换器的电压跟踪仿真

针对PWM转换器的非线性特点,设计了基于变结构控制的PWM转换器控制系统,实现了很强的直流侧电压跟踪响应。利用Matlab/Simulink对系统进行了建模及仿真分析,仿真结果验证了很强的电压跟踪性能。     

半导体激光器电吸收调制器和双波导模斑转换器的单片集成

报道了1.6μm的半导体激光器和电吸收调制器以及双波导模斑转换器的单片集成器件.该器件具有良好的单横模特性和准单纵模特性(边模抑制比达25.6dB),3dB调制带宽为15GHz,直流消光比为16.2dB,远场发散角为7.3°×18.0°,和单模光纤的耦合效率达3.0dB.     

Monolithically Integrated Laser Diode and Electroabsorption Modulator with Dual- Waveguide Spot-Size Converter Output

A 1.60μm laser diode and electroabsorption modulator monolithically integrated with a novel dual-waveguide spot-size converter output for low-loss coupling to a cleaved single-mode optical fiber are demonstrated.The devices emit in a single transverse and quasi single longitudinal mode with an SMSR of 25.6dB.These devices exhibit a 3dB modulation bandwidth of 15.0GHz,and modulator DC extinction ratios of 16.2dB.The output beam divergence angles of the spot-size converter in the horizontal and vertical directions are as small as 7.3°×18.0°,respectively,resulting in a 3.0dB coupling loss with a cleaved single-mode optical fiber.     

锥形光纤的结构与特性

通过理论分析和仿真试验,研究了锥形光纤的几何形状对锥形光纤的传输损耗和耦合效率的影响.用几何光学的分析方法,说明了光信号在锥形光纤中的传输损耗远低于同类型的圆柱形光纤;仿真试验研究了光源与光纤的相对位置、锥形光纤的尖端半径、锥形光纤的锥角大小对锥形光纤耦合效率的影响.     

使用传统工艺实现1.55μm激光器与模斑转换器的单片集成

采用传统的光刻和湿法腐蚀工艺制作了1.55μm波长的新型半导体激光器和模斑转换器的单片集成器件.其中激光器采用脊型双波导,模斑转换器采用掩埋双波导结构,水平楔型的有源波导和宽而薄的无源波导同时控制光斑模式大小.实验测得器件的阈值电流为40mA,斜率效率为0.35W/A,水平和垂直方向的远场发散角分别为14.89°和18.18°,与单模光纤的耦合损耗为3dB.     

电吸收调制器与半导体光放大器和双波导模斑转换器的单片集成

采用选择区域生长、量子阱混杂和非对称双波导技术制作了电吸收调制器与半导体光放大器和双波导模斑转换器的单片集成器件.器件在波长1.55～1.60μm范围内,3dB带宽大于10GHz,直流消光比为25dB,插入损耗小于0dB,远场发散角为7.3°×18.0°,与单模光纤的耦合效率达3.0dB.     

锥形光波导耦合特性研究

基于耦合模理论,数值仿真了两种耦合结构(FW和WF)下的耦合损耗随锥形光波导芯层尺寸的变换规律;进一步分析了两种耦合结构下锥形光波导端面粗糙度对其模式耦合损耗特性的影响,表明不同模式其端面散射损耗不同;实验结果表明,锥形光波导的输入端芯层尺寸、输出端芯层尺寸及光波导长度,对FW结构下的耦合损耗影响较小,对WF结构下的耦合损耗影响较大。     

An Electroabsorption Modulator Monolithically Integrated with a Semiconductor Optical Amplifier and a Dual-Waveguide Spot-Size Converter

A semiconductor optical amplifier and electroabsorption modulator monolithically integrated with a spot-size converter input and output is fabricated by means of selective area growth,quantum well intermixing,and asymmetric twin waveguide technology.A 1550～1600nm lossless operation with a high DC extinction ratio of 25dB and more than 10GHz 3dB bandwidth are successfully achieved.The output beam divergence angles of the device in the horizontal and vertical directions are as small as 7.3°×18.0°,respectively,resulting in a 3.0dB coupling loss with a cleaved single-mode optical fiber.     

硅基波导用楔形模斑变换器的研究进展

楔形模斑变换器在利用硅基光子集成技术实现芯片间光互连中有着广泛的应用.文章概述了国内外楔形模斑变换器的最新研究进展.介绍了几种新型模斑变换器的结构及制作的工艺流程,并对其性能及影响楔形模斑变换器耦合效率的几个因素进行了分析比较,进而讨论了这几种模斑变换器存在的问题及进一步提高耦合效率的可能性.     

用于SOI脊形波导的模式匹配器的设计

引入4种不同形状的模式匹配器，提高了SOI(Silicon—On—Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明，这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几乎相同；经过结构优化后，模式匹配器的耦合效率约提高了0．5dB；当模式匹配器长度大于800μm时，耦合效率几乎不随长度变化，因此模式匹配器长度取值应大于800μm。最后分析了封装对准中的对准精度要求。若要求附加损耗小于0．3dB，对准偏差须小于lμm。