1 西安电子科技大学物理学院，陕西 西安 710071
2 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南 郑州 450047
基于绝缘体上硅材料平台，设计并制作了一种结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅，其拥有8个输出通道并且通道间隔为200 GHz。分析了绝缘体上硅材料平台中硅波导的弯曲半径对弯曲损耗和有效折射率的影响。测试结果表明，该器件的插入损耗为19.6 dB，串扰为-15 dB，非均匀性为0.87 dB，3 dB带宽为1.06 nm，结构尺寸仅为294 μm×190 μm。芯片的制作工艺与互补金属氧化物半导体工艺兼容，这使得阵列波导光栅的大批量、低成本生产成为可能，对集成波分复用网络的发展具有重要的意义。
集成光学 阵列波导光栅 结构紧凑 硅基波导 波分复用 中国激光
2023, 50(22): 2219001
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室，上海200093
2 中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州450047
3 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海200241
4 华东师范大学重庆研究院，重庆01120
基于芯层厚度为220 nm的绝缘体上硅材料平台，利用光束传播法与有限时域差分法设计了大偏转角度的64路硅基光学相控阵集成芯片.利用电子束光刻等工艺实现了芯片制备，并进行了性能表征.对关键的分束器以及阵列波导远场干涉的光斑图像进行了仿真，仿真结果显示了高于49.7%的分束效率和大于31°的偏转范围.利用标准的绝缘衬底上的硅工艺制作芯片，并进行整体封装.采用基于粒子群算法优化的自反馈电压调制系统进行相位调制.测试结果表明，在电压调制下，光斑产生了大于±30°的水平偏转；同时在1 550~1 610 nm的波长调制下，垂直范围也有8.4°的偏转.研究结果有望在自动驾驶、无人机导航等领域得到广泛应用.
光学相控阵 集成芯片 硅基波导 相位调制 扫描角度 Optical phased array Integrated chip Silicon waveguide Phase modulation Scanning angle
1 中国电子科技集团公司第二十七研究所, 河南 郑州 450047
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
Sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类Sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互相干涉的光波,从而实现了滤波波形和谐振峰位可调的滤波结构。基于传输矩阵和迭代方法分析输出光谱,通过改变波导与微腔的耦合系数设计输出光谱波形,利用金属加热电极调制主微腔的相位以调控谐振峰位。理论分析和实验表征结果表明,通过增加顶层子微环数可有效增强器件的密集滤波效果,此三维集成结构可提供更多的设计自由度。相关的多微环谐振滤波系统可以广泛应用于光通信和光传感等领域。
集成光学 Sagnac效应 集成光子器件 微环谐振器 氮化硅 中国激光
2020, 47(11): 1113003
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Key Laboratory of Intelligent Optical Sensing and Manipulation of Ministry of Education, Nanjing University, Nanjing 210093, China
3 The 27th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Zhengzhou 450047, China
4 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
A simple method for improving grating couplers’ coupling efficiency without any extra microfabrication processes is proposed. This method can improve the coupling efficiency with 1.69 dB by utilizing the combined interference in the cladding layer and air gap between the cladding surface and the paralleled angle polished fiber facet. The proposed method can be applied to various kinds of on-chip grating couplers. Back reflection, 1 dB bandwidth, and fiber alignment tolerance have also been improved at the same time.
050.2770 Gratings 350.2770 Gratings Chinese Optics Letters
2019, 17(3): 030501
1 河北科技大学理学院, 河北 石家庄 050018
2 中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南 郑州 450047
对光参量放大的相位匹配进行了研究，建立了产生超宽增益带宽参量放大相位匹配的一般物理模型，依据这一模型，在只给定抽运光波长和晶体参数的条件下，可以确定超宽带相位匹配结构和信号光匹配波长。以偏硼酸钡(BBO)晶体为例进行了模拟计算，结果表明，非共线相位匹配的两种不同结构有着相差极大的晶体接收角。讨论了如何优化非共线相位匹配结构参数以便得到极大增益带宽和极佳晶体接收角的问题。对BBO晶体光参量放大的光谱相位匹配的计算结果可以为多光束抽运或多阶段光参量放大的设计提供理论依据。
非线性光学 光参量放大 增益带宽 相位匹配 超快激光技术
中国科学院上海光学精密机械研究所国家高功率激光物理实验室, 上海 201800
以中心波长为1053 nm的信号光及中心波长为532 nm的抽运光光参变放大过程为例，通过数值模拟，详细分析了三硼酸氧钙钇[YCa4O(BO3)3，YCOB]晶体XOY与XOZ主平面内，非共线相位匹配的匹配特点与增益特性。按照相位匹配技术主要参数定义要求，不经近似，通过数值计算，给出了最佳非共线角、相位匹配角、参量带宽、走离角、接收角和有效非线性系数与增益带宽。结果显示，YCOB晶体具有很大的增益带宽与较大的增益，较大的接收角和小的走离角；作为增益介质，不仅可以用于大能量高功率固体激光器，也可以用于几十飞秒量级超短脉冲激光系统。
非线性光学 光参变啁啾脉冲放大 非共线相位匹配 超宽带增益 三硼酸氧钙钇晶体
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 The 27th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Zhengzhou 450015, China
We study and experimentally demonstrate a sensitive single-shot correlation system in which only a diffraction grating is used to produce a transverse time delay (TTD) in the reference pulse. The mechanism of the TTD introduced by the grating and the formation of the relative time delay (RTD) in the noncollinear correlation system are analyzed in detail. By using our system, we successfully measured the temporal duration of picosecond laser pulses, and a time resolution of ～0.047 ps is obtained at 1047 nm. The impact of the grating dispersion and the second harmonic beam walk-off effect on the measurement are considered.
单次相关 衍射光栅 皮秒激光脉冲 050.1950 Diffraction gratings 120.4640 Optical instruments 190.2620 Harmonic generation and mixing Chinese Optics Letters
2010, 8(11): 1053
中国科学院 上海光学精密机械研究所 国家高功率激光物理实验室,上海 201800
以非线性薛定谔方程为基础,针对纳秒量级高斯型啁啾脉冲在单模光纤中的传输问题展开讨论,利用分步傅里叶方法,通过数值模拟,研究讨论了色散与非线性效应对展宽器展宽后啁啾脉冲频谱以及波形的影响,在此基础上,讨论了压缩后输出信号光的对比度问题。研究结果表明,中心波长为1053 nm的低峰值功率(I<30 mW)输入啁啾信号光脉冲,在单模光纤内传输200 m后,脉冲对比度在3 ps的时间窗口上可达到1025量级。
光纤光学 啁啾脉冲 单模光纤 色散 非线性效应 对比度
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of High Power Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 College of Sciences, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China
A numerical model of optical parametric amplification (OPA) is introduced to investigate the impact of wavefront phase distortion of pump on the beam quality of signal. Numerical results show that the unidentical walk-off directions of the pump and the idler waves are the main factors leading to the transfer of wavefront phase distortions of the pump to the signal, and by reducing the angle between the two directions, the beam quality factor (M2) can be greatly decreased and hence the good beam quality of the signal can be maintained.
光束质量 波前相位畸变 光参量放大 190.4410 Nonlinear optics, parametric processes 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers 140.4480 Optical amplifiers Chinese Optics Letters
2010, 8(2): 217
