Mode splitters that directly separate modes without changing their orders are highly promising to improve the flexibility of the mode-division multiplexing systems. In this paper, we design a high-performance mode splitter on the silicon-on-insulator platform with a compact footprint of 14 µm× 2.5 µm using an inverse design method based on shape optimization. The fabrication of this mode splitter requires only a single lithography step and exhibits good fabrication tolerances. The experimental results show that the proposed device exhibits state-of-the-art insertion loss (<0.9 dB) and cross talk (<-16 dB) over a broad bandwidth (1500–1600 nm). Furthermore, the shape optimization method used is implemented to design a dual-mode (de)multiplexer, and the experimental results fulfill the design objective, demonstrating the excellent generality of the design method in this paper.

提出了一种基于1064 nm掺镱光纤激光器泵浦MgO:PPLN的3.83 μm中红外光学参量振荡器。基于单谐振光学参量振荡器的阈值理论和线宽压窄前后的光束能量集中性理论，分析了不同泵浦光束聚焦深度下，谐振腔内光束分布情况以及线宽调制前后能量的不同集中程度对阈值和光-光转换效率所产生的影响。通过采用单个光纤布拉格光栅的方式压窄了泵浦光线宽，对比分析了在不同占空比下，泵浦光线宽压窄前后对中红外光学参量振荡器输出特性的影响。当泵浦功率为18 W，脉冲激光占空比为0.2%，脉宽为100 ns，泵浦光线宽为2.5 nm时，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得功率为1.42 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为7.9%。将线宽压窄到0.1 nm后，脉宽为2 ns，MgO:PPLN中红外光学参量振荡器获得最高功率为1.98 W的3.83 μm激光输出，光-光转换效率为11%，光束质量M²=1.89；同时相比于线宽压窄前激光输出效率提高了39.2%。

为了研究双S形二元收扩排气系统的气动与红外辐射特性，基于一个基准加力型轴对称排气系统，设计了三种带正尾向全遮挡收扩喷管的双S形二元排气系统模型，通过数值模拟研究了喉道与出口的中心线偏径比差，(S₈−S₉)/D=0.26~0.3，和喉道至出口的宽度扩张比，(W₉−W₈)/D=0.1~0.36，对排气系统气动与红外特征的影响。结果表明：所设计的三种双S形二元收扩排气系统，相比基准轴对称排气系统，在尾向0°~15°角域内红外辐射强度平均降幅在73.4%以上，在上方、下方和侧方90°探测角降幅在60.3%以上，红外辐射强度降幅随(S₈−S₉)/D的减小而上升，随(W₉−W₈)/D的增大而上升，且对(S₈−S₉)/D的敏感较高。三种排气系统的推力系数随(S₈−S₉)/D与(W₉−W₈)/D的降低而上升。

介质沿空间固定方向均匀分布的结构在电磁导波器件中有十分广泛的应用，对这类器件的分析通常被称为2.5D电磁问题。利用器件在固定方向介质分布均匀的特点，将电磁场量沿该方向进行空间傅里叶变换，可以把对三维问题的分析转化为两维问题求解，从而极大地减小计算开销。针对传统基于差分的2.5D电磁场算法在弯曲形状逼近上有阶梯误差的缺陷，本文提出了基于三角形网格的2.5D时域间断有限元方法（DGTD），并用它模拟了电偶极子与光纤的耦合效率和光子晶体光纤的色散特性。与基于规则网格的2.5D差分方法进行对比。结果表明，文中建立的2.5D DGTD方法对弯曲形状的模拟更加逼真，计算内存占用最大减少10.4%，计算精度最大相差0.011%，计算时间缩短74.9%，计算效率提高。

We examined a 1514 nm eye-safe passively Q-switched self-optical parametric oscillator. The nonlinear crystal is an a-cut Nd:MgO:PPLN crystal, and the size of the crystal was 6 mm × 2 mm × 30 mm with 0.4 at.% Nd³⁺ doped and a grating period of 29.8 μm. When the crystal absorbed 12.8 W, the output maximum single-pulse energy reached 39 μJ, and a pulse width of 6.1 ns at a repetition rate of 5.4 kHz was obtained. The peak power was 6 kW, giving a slope efficiency of 42%.