1 电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
2 湖南师范大学 物理与信息科学学院, 湖南 长沙 410006
有机聚合物脊形光波导的色散特性对聚合物光子学器件性能具有重要影响。本文利用标量变分理论计算脊形光波导的有效折射率, 其用到的近似光场分布运用变分有效折射率法获得。考虑折射率分布的横向变化, 基于导模满足的矢量波动方程, 利用微扰法对标量变分理论所得有效折射率进行偏振修正, 求得精度更高的色散特性。对聚合物多模脊形光波导基模和高阶模的色散特性进行分析, 研究了波导结构参数对色散特性的影响, 分析了单模波导TM、TE基模的偏振色散特性。研究结果表明, 运用本征方程分析TM模的色散特性误差大, 必须加以修正; 而对于TE模, 其误差相对较小。
集成光学 光学波导 光学聚合物 integrated optics optical waveguide optical polymer materials
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微流体光波导器件是一种基于微流体调控的新型光学功能器件，在生物医学和环境监测等领域中具有广阔的应用前景。介绍了微流体光波导器件的基本结构，分析了微流体光波导器件的工作原理，阐述了微流体光波导器件的研究现状，并指出了其发展趋势。
光学器件 微流体 光开关 微流控分布式反馈染料激光器 可调光功率分束器 可调光衰减器 激光与光电子学进展
2014, 51(1): 010004
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可调微透镜在成像、微流体传感和自适应光学等诸多领域具有新的广阔应用前景。建立了聚合物微透镜在热效应作用下的焦距调控过程的物理模型，并采用有限元法对该调控过程进行了模拟分析，获得了微透镜在不同温度条件下的温度分布、热形变以及焦距变化。研究结果表明，对于具有较大热光系数的聚合物微透镜，在温差变化较大的情况下，其热光效应对可调微透镜的光学性能影响十分明显，因而在设计和制作时不仅要考虑热膨胀效应的影响，而且要考虑热光效应的影响。
光学设计 聚合物微透镜 有限元法 热膨胀效应 热光效应 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 042202
以有机聚合物非对称脊波导为研究对象, 采用有效折射率法, 系统地分析了不同脊宽、芯层高度和芯层平板短边宽度条件下, 非对称脊形波导有效折射率与脊高的变化规律, 并与对称脊波导进行比较。研究表明：两种脊波导结构具有相同的特性, 即在芯层高度一定时, 有效折射率随脊高、脊宽的增加而增加；在脊宽一定时, 有效折射率随芯层高度的增加而增加。而非对称脊波导在其他条件一定时, 有效折射率随短边芯层宽度的减小而减小。该结果对有机聚合物非对称脊波导的应用具有一定的参考价值。
有机聚合物 非对称脊波导 有效折射率 结构参数 短边芯层宽度 organic polymer asymmetric ridge waveguide effective index structural parameter the short side width of the core plate
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变焦微透镜是一种新型的微光学元件，在诸多领域有着广阔的应用前景。基于折射率调控原理，提出了一种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方法，对可变双焦微透镜的调控全过程进行了数值模拟，具体包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明，在不同调控电压下，可变双焦微透镜的焦点位置能够实现有效调控。这种微透镜具有结构简单、工艺制作简便、易于实现阵列型结构和易于与其它光子器件进行集成等特点，能够实现快速变焦调控，且不存在偏振依赖性。
光学器件 微光学 双焦微透镜 变焦 蓝相液晶 数值模拟 激光与光电子学进展
2012, 49(11): 112302
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以缩短马赫曾德尔(M-Z)电光调制器分支波导为目的，将有机聚合物非对称结构的脊波导应用于S弯波导中。采用半矢量有限差分光束传输分析法，系统地分析了不同参数下采用非对称脊波导的三种常见弯波导，即正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导的TM00光场传输损耗，并与采用对称脊波导的结构相比较。研究表明，在芯层厚度h=1.5 μm、脊高为0.3 μm、脊宽w=4 μm、分支高度G=11 μm的情况下，当脊波导短边芯层平板宽度s≥2 μm时，在相同传输损耗条件下，正弦弯、圆弧弯和余弦弯分支波导长度分别可减少40%、30%和25%，该结果对有机聚合物M-Z调制器中分支波导的设计具有一定的参考价值。
集成光学 导波光学 有机聚合物 非对称脊波导 弯波导 半矢量有限差分束传输法 光学学报
2012, 32(10): 1013001
以有机聚合物脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层厚度条件下对称脊波导的偏振特性，并在此基础上分析了非对称脊波导的偏振特性，研究了平板芯层短边宽度对偏振特性的影响。结果表明：非对称脊波导结构的引入对偏振特性影响较小，其双折射随平板芯层短边宽度的减小而减小。当脊高为1.3 μm、平板芯层短边宽度为2.0 μm时，非对称脊波导双折射能控制在可接受范围。
有机聚合物 非对称脊波导 偏振特性 半矢量有限差分光束传输法 organic polymer asymmetric ridge waveguide polarization characteristic semi-vector finite-difference beam propagation met
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可调液晶微透镜是一种基于电光效应来改变其折射率空间分布的新型变焦微透镜，在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要介绍了可调液晶微透镜的基本结构，分析了其焦距调控的工作原理。阐述了可调液晶微透镜的研究现状，并指出了可调液晶微透镜研究的发展趋势。
光学器件 微透镜 变焦 液晶 电光效应 激光与光电子学进展
2012, 49(4): 040002
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以有机聚合物非对称脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法(FD-BPM)，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层平板短侧宽度条件下非对称脊形波导的基模截止和单模条件。得出：在芯层高度一定的情况下，基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大，单模区域随脊形波导芯层平板短侧宽度s的减小而减小；其尺寸以选择芯层厚度h≥1.5 μm，脊高(H-h)≤0.4 μm，脊宽4 μm≤w≤8 μm，芯层平板短侧宽度s=2 μm较佳。研究表明，非对称脊波导单模条件区域仍能满足实际应用要求。
导波光学 有机聚合物 非对称脊形波导 单模条件 截止条件 半矢量有限差分光束传输法
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M-Z光波导是有机聚合物电光调制器的重要结构单元。将有效折射率法与二维差分束传播法相结合,利用有效折射率法计算了聚合物脊形波导的横向折射率分布及有效折射率。由Maxwell方程出发,结合辐射透明边界条件,采用Crank-Nicholson差分格式,得出有限差分束传播法的计算格式。通过对M-Z型波导结构中TM模的传播及损耗特性进行理论分析,研究了以IPC-E(20wt%)/PSU作为芯层材料的脊形M-Z波导,并对其结构进行了优化设计,得到了较为满意的结构参数。
文字间用 号隔开空半格电光聚合物 Mach-Zehnder光波导 TM模 有效折射率法 electro-optic polymer Mach-Zehnder optical waveguide TM mode effective index method
