实验研究了低损耗硫系玻璃As₂S₃光纤的纤芯在532 nm近带隙光照射下的光敏性。实验结果表明,光开始照射时其纤芯的光致折射率变化朝负方向快速减小,然后随着光照时间延长,折射率变化朝正方向缓慢恢复增加。这两个过程经历的时间和折射率变化的大小均取决于光照功率。光照功率增大到一定阈值时,在恢复过程中,光致折射率变化出现正增加,且随光照功率继续增大和曝光时间延长,折射率变化可增加到约3×10 ^-3。另外,实验初步制备了As₂S₃光纤的布拉格光栅,曝光期间其中心波长先蓝移,后恢复并红移。同时,实验还发现,在近带隙光照下As₂S₃光纤出现光阻断效应现象, 其截止效率约为55%。

设计了一种新的光路结构,用于提高LiNbO3波导相位调制器的偏振消光比。光路特点是,在质子交换波导3 dB功分器的输入端同基构造了TiLiNbO3波导模式分离定向耦合的结构以实现TE导模与TM模分离,Y分支波导位置下沉以避免前向TM辐射模的窜扰。效果表现为,与保偏光纤端耦合寄生的TM辐射模得到了有效抑制,寄生的TM导模被定向疏散。1 550 nm波长的BPM仿真运行表明,设计光路的偏振消光比达到87 dB以上。

采用改进型Sagnac干涉光栅写入系统, 利用532 nm准带隙光曝光源和带+1/-1衍射级的相位掩模板, 在两种不同直径的低损耗As2S3硫系玻璃光纤上刻写布喇格光栅, 并研究曝光期间光栅的动态特性.实验表明, As2S3光纤布喇格光栅透射峰值随光纤直径的减小而增强; 在曝光过程中, 布喇格波长先是较快地向短波长方向移动, 随着曝光时间的延长, 布喇格波长缓慢地向长波长方向回复.曝光时间为800~1 000 s时, 在包层直径为140 μm的As2S3光纤上获得质量良好的布喇格光栅光谱, 其透射峰值可达-2.6 dB, 带宽为0.37 nm.对As2S3硫系光纤纤芯的光敏性分析结果表明, 折射率调制幅度和平均折射率变化随曝光时间分别可达到10-4和10-3数量级.

提出并优化设计了一种结合光波导谐振技术的窄谱干涉的测速(或测长)技术及其系统,该技术兼有白光干涉的绝对测量和单色光干涉响应多普勒频移的特点。工作光波由分布式反馈激光器经双环石英波导谐振后提供,两支同源窄带光经多普勒频移后叠加干涉,干涉结果包含了速度信息。优化设计采用了多目标优化SPEA2算法,数值仿真结果显示,系统可以达到0.01 mm/s速度变动的测试响应。

提出并设计一种高速测量光波导功分器插入损耗的新方法,试制了相应的测试系统,对平行密排的功分器输出尾纤的出射功率实现连续扫描测试,并实时判断测试数据的可靠性。显著效果有两个;一个是测试速度快,将常规方法所需的5～10 min缩短到了18 s左右;另一个是在高速测试的同时确保测试数据的可信性,系统后台导入了智能判错程序,可以对误测操作实时报警和究源。针对生产现场的小批量对比实验验证了该测量系统的稳定性和实用性,显示了该成果的重要应用价值。

提出并验证了一种针对光波导功分器短缩化的新的设计方法。在BPM软件仿真运行的基础上,归纳了单位圆心角弯曲损耗与曲率半径之间关系的仿真实验公式,建立了光波导功分器各级Y分支之间的单调弧形连接模型,确定了光波导分路器的长度、总的弯曲损耗、单口弯曲损耗以及均匀性的计算公式。综合考虑光波导功分器各参数间关系,采用了遗传算法全局优化技术,设计了合理可行的评价函数。通过对1×8石英光波导功分器的验证表明,与现行同类产品相比,插入损耗和均匀性指标持平,有效长度缩短了3.5 mm以上。

设计和试制了一种基于石英材料的开放式光波导环形谐振器,器件设计采用数值仿真计算结合BPM仿真的手段。结合商用石英波导的常规参数,设计取环行波导的传输损耗和定向耦合器的耦合损耗分别为0.1 dB/cm和0.1 dB,谐振谱共振锐度的设计值为16.7。器件制备采用PECVD技术结合FHD技术的工艺,样品测试采用了0.1 nm 带宽的DFB激光,观察到了明显的谐振谱。

采用稀释硬脂酸和高温质子交换技术,研究了单偏振α相铌酸锂光波导的制备工艺。开发了一种高温密闭装置,通过提高蒸汽压的方法实现了350 ℃质子交换。波导折射率分布测试采用了棱镜薄膜耦合m线技术结合统计迭代法拟合的方法,晶相分析采用了红外吸收光谱技术。实验结果表明,掺入1.1%硬脂酸锂质量比例的硬脂酸作为缓冲质子源,经350 ℃/6 h高温质子交换,可以形成α相铌酸锂光波导,稀释度为1.3%时,同样的温度/时间条件下,可以获得632.8 nm单模α相铌酸锂光波导。

基于有限元法仿真计算了脊高850 nm、脊宽800-2 000 nm、刻蚀深度200-600 nm的亚微米结构尺寸As2S3硫系玻璃脊形波导的有效折射率和色散特性.结果显示在光通信波段内准TM模式下一定波导结构存在反常色散, 且同一脊宽和脊高下零色散波长位置随刻蚀深度增加出现蓝移；同时合适结构的波导还存在两个零色散波长, 如脊高850 nm、脊宽1 000 nm、刻蚀深度350 nm的脊形波导, 准TM模式下两个零色散波长为1 510 nm和1 746 nm, 波长1 550 nm处的色散值为-28.62 ps2·km-1.在此基础上, 利用此具有反常色散的脊形波导作为光学相位共轭介质, 将其应用在220 km远距离光纤链路的3×40 Gb/s高比特率波分复用系统中进行仿真实验, 结果显示该硫系玻璃脊形波导构建的光学相位共轭器有效地实现了四波混频效应, 且对整个系统的色散进行了有效补偿.

阵列波导光栅(AWG)与光纤列阵的对接耦合是AWG芯片模块化的核心工作。传统的对接耦合方法是利用手动调芯技术进行对接,但是这种技术存在耗时久,精度低等缺点。为此开发了一种采用质心调芯法和遗传算法的自动调芯耦合技术,该技术具有对准精度高、重复性好、效率高等优点。实验结果显示,使用这种自动调芯耦合技术制造出的48通道AWG器件每个通道的最大插入损耗为4.65 dB,满足目前最大插入损耗小于5 dB的行业标准。