单块晶体2×2光开关

利用晶体的双折射和全内双反射现象以及晶体的电光效应 ,设计了一种单块晶体集成的 2× 2光开关 ,将一个电光调制器和两个光束分束器集成到一块铌酸锂晶体上 ,实现了光束合束、偏振态调制和光束分束三种功能。根据这种光开关的工作原理 ,给出两种开关结构 ,一种是易于级联的垂直入射结构 ,另一种是有较低操作电压的倾斜入射结构 ,并对倾斜入射结构的光开关进行了制作和测试。实验结果表明 :这种集成结构的 2× 2光开关操作电压低 ,串扰小 ,能量损耗小 ,抗干扰 ,稳定可靠 ,适用于各种光学互连网络。     

晶体的连续双折射双反射及其集成应用:1×N电光开关

根据惠更斯定理 ,给出了单轴晶体内双折射与全内双反射的光线方向和光波法线方向的普遍公式。并讨论了在晶体内沿多个面的连续双折射双反射 ,分析了前一界面输出量和后一界面输入量之间的联系 ,得到多次双折射双反射后的光线方向和光波法线方向。在此基础上 ,提出一种单块晶体集成的 1×N电光开关 ,即把多个电光调制器安置在全反射面之间。由于双折射效应 ,寻常光和非常光有不同的全内反射 ;给不同的电极对上加上半波电压改变输入光的偏振状态 ,再使光通过不同数目的反射面反射 ,最后输出光就有不同的角度。具有结构简单、插入损耗小、抗干扰性强等优点。给出了 1× 4光开关的实例。     

集成模块化Cantor网络的控制和光学实现

提出光学集成模块化Ｃａｎｔｏｒ网络，并建立了Ｃａｎｔｏｒ网络的快速控制体系，该网络是基于极化多通道技术，利用晶体的双折射效应和电光特性实现网络的互连变换，该网络易安装，抗干扰。     

图像中心和纵横比的简易标定方法

提出了一种图像中心和纵横比的简易标定方法。控制相机绕光轴进行旋转并分别成像,通过旋转前后图像之间的对应点,推导出图像的主点和纵横比的闭式方程,方程中仅包含图像的中心和纵横比,去除了与其它相机参数之间的耦合,其结果可以进一步用于畸变参数、外部参数和焦距的估计。分别进行了仿真图像和实拍图像实验,实验结果表明,此方法是可行的,能够实现较精确的图像中心和纵横比的估计。     

集成光学建模工具及光机性能仿真分析

针对以往光机系统集成仿真存在的诸多缺陷,从光线扰动理论出发,开发了应用于集成仿真的光学建模工具软件。以某望远镜系统为研究对象,进行了有限元建模和模型转换,将模型数据植入MATLAB/Simulink仿真环境下,借助光学建模工具软件搭建了系统集成仿真模型,分析了在噪声干扰下对系统光学性能的影响。分析结果揭示了干扰信号对系统光束的扰动影响。仿真过程表明了该软件工具的适用性。     

集成光学的进展与现状——纪念集成光学诞生二十周年

今年是集成光学诞生二十周年,本文就集成光学领域的进展与现状作一评述。重点介绍LiN_bO₃Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体和硅衬底上的器件及其集成,工艺技术以及应用。     

微机械薄膜变形镜校正性能及控制算法

通过对微机械薄膜变形镜影响函数矩阵的奇异值分解,构建了变形镜可以校正的像差模式空间,分析了变形镜对正交基模式的校正能力和校正范围,提出了一种变形镜闭环迭代控制算法。通过对影响函数矩阵低秩近似的方法滤除校正性能较差的基模式的影响,实现了对畸变像差的有选择校正。以人眼出射波前为对象进行实验,通过比较不同模式项数校正时的效果,确定了最优校正模式项数的范围,通过设置残差容限的方法,消除了人眼晃动和眨眼的影响。实验结果表明:控制算法能通过选择合适的校正项数,提高变形镜的校正性能,并获取到了高清晰度的人眼视网膜图像,为眼科疾病诊断和治疗提供了一种新的观察手段。     

微机械薄膜变形镜校正性能及控制算法

通过对微机械薄膜变形镜影响函数矩阵的奇异值分解,构建了变形镜可以校正的像差模式空间,分析了变形镜对正交基模式的校正能力和校正范围,提出了一种变形镜闭环迭代控制算法。通过对影响函数矩阵低秩近似的方法滤除校正性能较差的基模式的影响,实现了对畸变像差的有选择校正。以人眼出射波前为对象进行实验,通过比较不同模式项数校正时的效果,确定了最优校正模式项数的范围,通过设置残差容限的方法,消除了人眼晃动和眨眼的影响。实验结果表明:控制算法能通过选择合适的校正项数,提高变形镜的校正性能,并获取到了高清晰度的人眼视网膜图像,为眼科疾病诊断和治疗提供了一种新的观察手段。     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

畴反转结构片状集成4×4电光开关的设计与仿真

基于铁电体畴反转结构的电光偏转特性,设计了一种片状集成的4×4电光开关,其由四个结构相同的半抛物和四个抛物形微小偏转器集成构成.通过优化抛物形偏转器结构,给出了电光开关的设计参量,电光开关性能通过光束传播法进行仿真模拟,仿真结果表明该开关切实可行.实际应用中,系统误差可以通过电场调节补偿,使光路准确交换.该片状电光开关的整体尺寸为48 mm×2.2 mm×0.5 mm(长×宽×高),最大使用电场约13.73 V/μm,适用于高速交换的光互连系统.     

集成光学光纤陀螺的噪声分析

集成光学光纤陀螺以其体积小、重量轻、以及高的调制频率与消光比引起了国际上的广泛重视。深入研究光纤陀螺的噪声特性,对于降低零漂是极为重要的。通过广泛调研,从光源、光纤环与集成光学芯片、电路、以及外界环境的角度,详细的论述了各噪声源产生的机理、特征和一些抑制噪声的办法。简要的提出了一种利用负反馈补偿零漂的方法     

集成光学陀螺及相关技术研究的现状与展望

陀螺技术作为惯性导航的重要组成部分已广泛应用于国民经济和军事工业的众多领域.文章综述了包括机械陀螺、光学陀螺和原子陀螺在内的陀螺技术的发展过程和基本特点,着重论述了集成光学陀螺及其相关技术研究的现状与发展趋势.通过对比各种类型陀螺的性能特点,结合导航技术的发展趋势,展望了各种陀螺在相应领域的发展前景.     

谐振式硅基二氧化硅集成光学陀螺的克尔噪声研究

分析了集成光学谐振式陀螺中克尔噪声的产生机理,利用导波光学理论建立了克尔噪声的数学模型,并基于此模型得出了克尔噪声对集成光学陀螺极限灵敏度影响的数学表达.分析了不同光源谱宽下谐振腔腔长与克尔噪声引起陀螺输出偏移之间的关系;针对集成光学陀螺中克尔噪声的主要产生原因-谐振腔中顺、逆时针的光强不均衡,仿真分析了系统中集成光学...     

集成光学陀螺及相关技术研究的现状与展望

陀螺技术作为惯性导航的重要组成部分已广泛应用于国民经济和军事工业的众多领域.文章综述了包括机械陀螺、光学陀螺和原子陀螺在内的 陀螺技术的发展过程和基本特点,着重论述了集成光学陀螺及其相关技术研究的现状与发展趋势.通过对比各种类型陀螺的性能特点,结合导 航技术的发展趋势,展望了各种陀螺在相应领域的发展前景.     

GaAs IMSM光电探测器及其与FET的单片集成研究

采用S.I.GaAs衬底上MBE生长的两层结构外延材料制作了IMSM-PD并与采用离子注入材料制作的IMSM-PD的特性进行了比较,结果表明采用MBE材料的器件特性较优,在5V偏置电压下暗电流小于1nA。已将IMSM-PD与MESFET放大电路进行了单片集成构成光接收器。     

基于集成光学的ICF脉冲整形系统

本文对基于集成光学的激光约束核聚变（ＩＣＦ）脉冲整形进行了系统研究,分析了这种新型脉冲整形技术与以往技术相比所具有的优越性能及所包含的关键技术成分,并指出了脉冲整形系统性能的影响因素     

集成电光器件电极的数值分析法

本文描述了一种数值分析方法,计算了集成光学中电光器件电极的电场分布。在电极无限薄的假设条件下,把数值分析法计算的结果同保角变换法的结果进行了比较,并讨论了电极厚度和缓冲层对电场以及特征参量的影响。计算结果表明电极厚度对电场分布影响较小,但特征阻抗和有效介电常数随电极厚度增加明显减小。而且使用缓冲层使波导的有效深度增加,电场强度减小,特征阻抗和有效介电常数都发生很大变化。利用这些特性可对集成光学电光器件的电极进行优化设计。     

铌酸锂集成光子器件的发展与机遇

铌酸锂,作为应用最广泛的非线性光学晶体之一,近十年来由于薄膜铌酸锂晶圆的出现而再次获得了学术界与产业界的关注.基于薄膜铌酸锂的集成光电子器件的优越性能已在诸多应用中得到演示,例如光信息处理、激光雷达、光学频率梳、微波光子学和量子光学等. 2020年,薄膜铌酸锂器件通过光刻技术在6 in(1 in=2.54 cm)晶圆上的成功制备,推动了铌酸锂加工从实验室逐步走向工业化.薄膜铌酸锂光子器件的研究主要聚焦于利用电光、声光和二阶/三阶非线性效应进行光调制或频率转换;最近三年,掺杂稀土离子还成功赋予铌酸锂增益特性,实现了片上铌酸锂放大器和激光器.本文将简略回顾薄膜铌酸锂的发展过程,着眼于集成光子器件,介绍国内外研究组取得的进展、意义以及面临的挑战.     

共线声光耦合的集成光学TE/TM模转换器

集成光学模转换器是光开关,光调制器,光学滤波器的重要组成部分．基于共线声光耦合原理,本文讨论了一种转换效率高的TE／TM模转换器的设计原理和制作工艺．研制成功的器件在100mW电功率驱动下,转换效率达95%．     

集成光波导干涉芯片的设计及特性研究

运用光波导的模式理论设计了多层集成光波导干涉芯片,对芯片的光波导结构和材料参数进行优化,并制作了集成干涉芯片.借助集成芯片的波导双通道,通过干涉获得了高对比度的远场干涉条纹.在实验误差范围内,当外界环境条件发生微小变化时,干涉条纹发生移动,符合杨氏双缝干涉理论的预期.芯片对水汽、酒精的探测灵敏度约为100ppm,并具有足够的温度稳定性.该集成干涉芯片具有低浓度环境气体检测的应用前景,可为集成高灵敏气体传感器的开发提供发展平台.