提出一种新颖的基于光栅±1级干涉和相位载波(PGC)调制解调的光学加速度传感方案,并进行了样机制作和测试,其分辨率达到4×10-5gn量级以上,动态范围在光学结构中不受限制,仅与惯性传感中机械结构线性范围有关。与其他类型微加速度计相比,该光学加速度传感器不但在分辨率和动态范围上均获得较大的提高,而且利用光栅干涉进行加速度传感能很好地保证干涉的稳定性,从而提高工作稳定性,降低对安装精度的要求。该方案还可以应用到微电子机械系统(MEMS)技术中,为设计高分辨率大量程微光机电系统(MOEMS)型加速度计,提供了新的思路。

设计、研制了一种新型小体积，低成本，易于批量生产的高分辨率光纤加速度计。该加速度探头为全光纤结构，采用相位生成载波(PGC)技术对光纤干涉信号进行调制和解调，获得高精度相位信号。对样机测试结果表明，该高分辨率光纤加速度计在0-100 g的大动态范围内可分辨3×10^-4 g，最高分辨率可达10^-6。其结构采用了一种新颖的由加速度产生位移干涉信号的圆网状弹性结构和硅微镜装置，用Cosmosworks工程软件对该弹性结构进行了应变分析并与实验测试进行对比。整体设计结果与实验测量符合较好。

设计并制作了一种紧凑型高聚物光功率分配器,该器件长度比传统器件结构缩短近1/3,实现了器件的微型化改进。利用设计仿真工具BeamProp对器件所需参量进行详细的筛选分析,最终确定了器件结构的具体数值。采用极具优势的软光刻技术印制成功高聚物1×8光功率分配器,在实际的测量中所得损耗结果与模拟仿真符合较好。该器件很大程度上迎合了通信器件微型化的发展趋势,且所采用的制作工艺具有加工便捷,成型快速,成本低廉等独特优势,使器件的规模生产成为可能。

设计并试制了一种新型垂直耦合光互连线路结构,可用于高速计算机内部等垂直堆叠的多层连通光互连的芯片间光信息通讯。其结构简单,且具有较小的连接损耗(可低至0.05 dB)。对四种不同的典型波导截面(分别为30 μm×30 μm,50 μm×50 μm,100 μm×100 μm,200 μm×200 μm),利用蒙特卡罗多光线追迹分析法对跨越1～6层的垂直耦合结构进行了性能分析,发现当该结构的跨越高度与横向跨越距离的比值约为0.128时,可实现较理想的低损耗(低于1 dB)光传输。采用软光刻的方法制备了实验多层光互连线路,其性能测试与理论结果基本相符。

设计并试制了由软光刻法转印,可敷设在印刷电路板上用于芯片间互连的光学互连线路。提出了一种新颖的端口耦合结构,并发现在耦合适配段长度与接收窗口的长度比值为12∶1时耦合效率最佳,且该耦合结构有效降低了对安装精度的要求;分析了该光学互连线路在交叉布线时的基本准则,获得对于不同横截面矩形波导结构在交叉布线时呈现的串扰与交叉角度的相关性,并发现在强束缚下交叉角度大于54°的交叉结构都能达到低串扰(小于-30 dB)。采用软光刻技术制作了上述高聚物波导光学互连线路元件,实验测量结果与设计数据符合较好。与传统的光刻或激光直写技术相比,软光刻转印具有制作简单,易于实现高聚物三维结构的大批量高精度复制。

采用聚焦红外激光光束进行熔融加热，针对激光熔融拉锥型光纤耦合器设计了一种熔融区域长度为200μm的微型光纤耦合器．使用光束传输法对拉锥长度和耦合区域的宽度进行了模拟并与实验结果比较，在1320μm的拉锥长度和14μm的耦合宽度处找到了最优化且低损耗的耦合器尺寸配置．