1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
柱矢量光束因其独特的偏振分布特性而在光镊、高分辨率成像、遥感、等离子体聚焦等领域发挥着重要作用。为实现全光纤高功率柱矢量MOPA激光器，采用自主设计基于集成超表面的模式转换光纤器件，进行了理论分析与实验验证。自主设计集成超表面的模式转换光纤器件可直接稳定输出数瓦功率的径向偏振柱矢量种子光，且输出模式纯度可达95%以上。实验中通过降低弯曲损耗并对模式进行控制，获得了单级放大输出功率为52.2 W的径向偏振柱矢量光稳定输出，且模式光场分布在输出功率增加过程中并未出现明显变化。为进一步分析输出的模式特性，采用旋转检偏器的方法检测输出光的偏振特性及偏振纯度，并利用非相干模式叠加方法计算了输出的径向偏振柱矢量光的模式纯度。结果表明，集成超表面模式转换的全光纤柱矢量MOPA激光器在最大输出功率情况下，输出光的偏振纯度约为95.2%，模式纯度约为94%，验证了该全光纤方案的可行性。
超表面 柱矢量光束 径向偏振光 光纤激光器 模式分析 弯曲损耗 metasurface cylindrical vector beam radially polarized beam fiber laser mode analysis bend loss 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101003
1 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 解放军信息工程大学理学院, 河南 郑州 450001
3 国防科技大学计算机学院, 湖南 长沙 410073
研究了用于光互连的聚硅氧烷多模光波导直接弯曲时弯曲损耗与圆弧曲率半径的关系。用Marcuse的直波导近似法理论计算了其弯曲损耗，理论计算表明弯曲损耗随模阶数的增加而变大，随半径的减少而变大；光在波导中传输时，总弯曲损耗出现阶跃式变化，并且曲率半径大于4 mm时，波导的弯曲损耗小于1 dB/cm。用BeamPROP仿真软件仿真了5、10、20 mm三种曲率半径下的传输光场情况。利用数字化散射法测量了其弯曲损耗，实验结果显示曲率半径在5~6 mm时弯曲损耗值在0.55~0.8 dB/cm之间，考虑所制备的聚硅氧烷直波导固有的传输损耗，实验值与理论值基本相符。
光纤光学 光互连 聚硅氧烷波导 弯曲损耗 数字化散射法
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院，湖南 长沙410073
2 江南大学 控制中心通信研究所，江苏 无锡214122
文章给出了多包层标准单模光纤的宏弯曲损耗模型，这一损耗模型不仅适用于多包层单模光纤的宏弯曲损耗的计算，也适用于单包层单模光纤的宏弯曲损耗的计算。文章还讨论了弯曲半径及工作波长与单模光纤弯曲损耗之间的关系，并把这种关系与传统的弯曲损耗模型进行了比较，比较结果表明，单模光纤包层对弯曲损耗有很大的影响。此外，文章还运用模式耦合理论详细解释了廊(Whispering-gallery，WG)模对损耗振荡的影响。
单模光纤 弯曲损耗 WG模 monomode fibers bend loss whispering-gallery mode
为了数值求解平面光波导的弯曲损耗,首先给出了平面弯曲光波导的传输模型。基于这种模型,使用基于求解贝塞尔函数的方法数值求解出平面光波导的弯曲损耗。为了验证该方法的准确性,将计算得到的弯曲损耗结果与以往的实验结果相比较,结果表明,在弯曲半径较大的情况下两者基本吻合。
平面波导 弯曲损耗 贝塞尔函数 微弯损耗
针对**上光纤制导等方面的技术要求,从光纤波导的芯层相对折射率差、芯直径、下凹包层等结构参数方面研究了光纤抗弯曲性能,并且研究了光纤内涂层对光纤弯曲性能的影响.通过对光纤弯曲特性的深入研究后,采用PCVD工艺制造了专利技术的抗弯光纤,并测试了相关参数.
光纤制导 波导结构 抗弯光纤 弯曲损耗 fiber optic guided missile waveguide structure bend insensitive fiber bend loss
对采用退火质子交换技术(APE)制备的具有正弦型弯曲和余弦型弯曲两种不同的S型弯曲的Y分支光波导,利用宽角有限差分光束传播法,就过渡区长度、波导表面折射率增量、掩模版开口宽度等对波导弯曲损耗的影响进行了研究.结果表明,两种S弯曲下的Y分支波导的弯曲损耗,随波导结构参数的变化基本上是相同的,但二者的表现并不完全一致.数值计算结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考.
光波导 退火质子交换 弯曲损耗 Y分支 optical waveguide annealed proton exchanged bend loss Y-branch
1 中国科学院半导体研究所,集成光电子学国家重点实验室,北京,100083）
2 中国科学院半导体研究所,集成光电子学国家重点实验室,北京,100083
采用有效折射率方法EIM(Effective Index Method)和二维束传播算法(2D-BPM)对SOI(Silicon-on-insulator)波导弯曲损耗的改善方法进行了模拟分析.模拟发现,在波导连接处引入偏移量和在波导外侧刻槽等两种不同方法都能有效减小弯曲损耗,并且后者的效果更明显.同时通过实验获得了验证.对R=16mm、横向位移为70μm的弯曲波导,通过刻槽方法将插入损耗降低了5dB,基本消除了弯曲所带来的附加损耗.
集成光学 弯曲损耗 SOI波导 integrated optics bend loss BPM BPM silicon-on-insulator waveguide
从理论和实验两方面讨论了弯曲半径及工作波长对单模光纤弯曲损耗的影响,测量了1310nm和1550nm波长光作用下,弯曲损耗随弯曲半径的变化关系.结果表明:随着弯曲半径的增大,弯曲损耗系数呈下降趋势,并且伴有振荡现象出现;而且,在弯曲半径较大时,弯曲损耗变化平缓,1550nm波长较1310nm波长明显更易产生弯曲损耗,而小弯曲半径对应的弯曲损耗振荡剧烈,此时两种光波长对弯曲损耗的敏感程度交替变大.
单模光纤 弯曲损耗 工作波长 弯曲半径 single-mode fiber bend loss operation wavelength c
