1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国科学院 南海海洋研究所，广东广州51001
4 浙江大学 信息与电子工程学院，浙江杭州310027
5 吉林江机特种工业有限公司，吉林长春132021
水下连接器是水下观测网的关键零部件，采用油液密封方式实现低损耗连接，但该方式会导致光连接结构复杂、工程研制难度大。为解决此问题，对比陆基光纤网络的连接方式，提出接触式光纤连接器水下原位湿插拔的方案。基于水体吸收特性、朗伯-比尔定律以及液体的表面张力等理论进行原理分析，在光纤端面形成厚度在5 μm以内的水膜且该厚度水膜对1 310，1 550 nm波段的吸收损耗可忽略不计；然后，以1 550 nm波段为例，对光纤在空气、水、硅油的耦合损耗情况进行实验分析，并利用设计的光插针结构进行性能验证。实验数据显示，光纤水下原位湿插拔的平均损耗为0.17 dB，光插针的原位湿插拔平均损耗为0.23 dB。由此表明，接触式光纤耦合设计能够满足水下湿插拔的低损耗连接要求。本文为水下光纤湿插拔连接器领域提供了新思路，提出在确保水体清洁的情况下可直接进行水下原位湿插拔的设计方案，有望打破国外以油液密封方式建立的技术垄断。
水下连接器 湿插拔 水体吸收特性 光纤耦合 性能分析 underwater connector wet-mateable water absorption properties fiber-coupling performance analysis
1 浙江大学 信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310027
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
干涉仪是综孔径望远镜的核心器件, 与传统的分立元件干涉仪相比, 集成光学移相干涉仪结构紧凑, 用于构建综合孔径望远镜能显著优化望远镜结构并提高系统稳定性。文中报道了二氧化硅基集成光学移相干涉仪的设计和制作, 并给出了对这种器件主要性能的表征结果。研究结果表明, 集成光波导制作技术可以保证干涉仪芯片上两个方向耦合器的耦合特性的一致性; 器件的插入损耗优于1.8 dB, 插入损耗均匀性优于0.1 dB; 通过对MZ干涉仪插入损耗的测量估计了移相器的偏差, 结果显示干涉仪中90 °移相器的偏差大约为1.5 °。分析表明, 二氧化硅基光波导技术用于综合孔径望远镜用光干涉仪制作具有显著的优势。
移相干涉仪 综合孔径望远镜 集成光学 光波导 phase-shift interferometer aperture synthesis telescope integrated optics optical waveguide 红外与激光工程
2019, 48(4): 0420001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Information Science and Electronics Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Cyrus Tang Center for Sensor Materials and Applications, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
In this Letter, we study the characteristics of a selectively buried glass waveguide that is fabricated by the backside masking method. The results show that the surface region appears when the width of the backside mask is larger than 7 mm. Here, the glass substrate is 1.5 mm thick. It is also found that the buried depth evolution of the transition region remains almost unchanged and is independent of the width of the backside mask. The loss of the transition region is only 0.28 dB at the wavelength of 1.55 μm if the surface condition is good enough.
130.0130 Integrated optics 130.2755 Glass waveguides Chinese Optics Letters
2015, 13(2): 021301
1 浙江大学 信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027
2 中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 518057
在光学玻璃基片上制作了双层掩埋式多模光波导芯片，这种芯片中的上、下两层光波导均通过熔盐离子交换和电场辅助离子迁移形成。对光波导的横截面以及输出光斑进行了观察，并进行了损耗和串扰测试。研究结果表明：双层多模光波导芯片中上、下两层光波导芯部横截面尺寸分别为29 μm×19 μm和31 μm×20 μm; 两层波导的输出光斑尺寸相互匹配; 两层波导传输损耗分别为1.00±0.32 dB/cm和0.78±0.35 dB/cm; 两层光波导之间的串扰在17.7dB左右。这种玻璃基片上的双层多模光波导可以使板级光互连的互连密度增大一倍，提高EOCB的性能。
玻璃 离子交换 多模光波导 光互连 glass ion-exchange multimode optical waveguide optical interconnect 红外与激光工程
2015, 44(10): 3000
浙江大学信息学院信息与电子工程学系 微电子与光电子研究所, 浙江 杭州 310027
采用离子交换工艺，对多模波导的制作和应用进行了探索。工艺过程一次交换采用银钠离子交换，二次交换采用无源的电场辅助交换。首先通过控制银离子浓度和交换过程的温度与时间成功制作了宽度和深度可控的条波导。然后在此基础上采用3D-BPM的方法进行模拟并设计了Y分叉型和多模干涉型的1×2功分器以验证波导的制作工艺的可行性。经过1550 nm通光损耗测试，条波导损耗小于0.28 dB/cm，功分器插入损耗达到3.6 dB，均匀性达到0.21 dB。分析表明，这种光波导制备技术参数可控，且重复性好，可用于低损耗光功分器件的制作。
集成光学 多模功分器 离子交换 多模干涉 玻璃 光学学报
2010, 30(s1): s100302
基于等离子体表面波的物理机理，提出一种具有高限制因子的二维亚波长槽形结构.该结构能在二维上都限制在亚波长尺寸，其能量主要限制在芯区中，当芯区横截面尺寸为200 nm×800 nm，能量限制因子高达98.5%，横向模式尺寸近似于芯区宽度；当金属墙厚度大于截止厚度，横向模式尺寸能够达到深亚波长尺寸.该结构的基模分量Ex限制在芯区中，而分量Ey只在矩形介质芯区四个与金属接触的直角处被激励，并且关于x轴、y轴具有反对称性.
集成光学 等离子体表面波 限制因子 高限制 Integrated optics Surface plasmon Confinement factor Highly confined
1 浙江大学 信息科学与电子工程系，杭州 310027
2 浙江大学 信息科学与电子工程系，杭州 310027
基于波导的几何光学理论，并考虑谐振腔的品质因素或光子寿命，给出了毫米级圆碟回音壁模式谐振时的条件，应用光子隧道效应，分析了输入输出波导与圆碟的耦合特性，详细分析并给出了品质因素为5×105环形电极铌酸锂圆碟调制器中回音壁模式与波导的耦合与限制条件.提出一种利用铌酸锂Mach-Zehnder波导与同质材料圆碟构成的微波接收转换装置，该装置能够实现推挽操作，在具有较高频率分辨特性的基础上能进一步降低驱动电压，而且器件尺寸进一步减小.
光载无线通信 共振腔 回音壁模式 铌酸锂 波导 光子隧道效应 耦合 ROF Resonator Whispering gallery mode Lithium niobate Waveguide Photon tunneling effect Coupling
分析了不同过渡边界锥形光波导中的附加相位特性.采用近似公式分析了附加相位的改变趋势,进行了精确的数值计算.附加相位的改变量与锥形光波导各个几何参量相关并与波长敏感.提出可以利用变宽与变窄的锥形光波导进行波长敏感性补偿.
锥形波导 相位 集成光学
中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感器技术联合国家重点实验室,上海 200050
提出了一种用于重建渐变折射率平板光波导折射率分布的方法,这种方法通过数值法求解亥姆霍兹方程,从光波导的低阶模开始采用迭代法顺次对各个模式对应的“转折点”位置进行校正,并多次重复迭代以消除“转折点”外折射率分布的变化对相应模式“转折点”位置的影响。借助WKB近似原理说明了这种方法迭代过程中“转折点”坐标的收敛性。对折射率按照指数规律变化的平板光波导的折射率分布重建结果证明这种方法具有较高的精度。分析表明:这种方法克服了WKB法固有的缺陷,即忽略模式“转折点”外折射率分布对相应模式传输常量的影响和“转折点”处相移的不确定性,因而比逆WKB法具有更好的自洽性和精确性。
导波光学 光波导 折射率分布 重建 迭代
中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点联合实验室,上海 200050
简要叙述了掺铒波导放大器的工作原理、制备工艺及目前的发展状况,并与掺铒光纤放大器、半导体放大器的性能和特点进行了比较。对铒掺杂浓度较高时出现的协同上转换效应和激发态吸收等影响EDWA增益性能的重要因素进行了阐述,提出了进一步降低器件制作成本、减少插入损耗、缩小器件尺寸的方法,并对这种器件在光通信系统和新型集成光学器件中的应用和发展前景进行了展望。
掺铒波导放大器 集成光学 光通信 激光与光电子学进展
2003, 40(11): 45
