红外与激光工程
2020, 49(9): 20201039
1 同济大学先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所, 上海 200092
模式匹配分析法是计算亚波长光栅衍射效应的一种高效方法。对于亚波长层叠光栅,相邻的不同介质层边界处电磁场切向分量连续,每层中电磁场的各个波导模式对该层中电磁场的贡献与相邻层中电磁场切向分量的贡献相等,相邻层间模式匹配,故可将模式匹配分析法应用于亚波长层叠光栅中。通过具体实例比较了由模式匹配分析法与严格耦合波分析法计算得到的光栅衍射效率和电磁场强度分布,对比结果表明模式匹配分析法在分析亚波长层叠介质光栅方面相较于严格耦合波分析法更为高效,在收敛性以及计算速度方面有着独特的优势,且对于深刻理解层叠光栅对电磁波的衍射效应以及结合优化方法设计新型亚波长光栅、新型超表面方面具有重要意义。
光纤光学 层叠亚波长光栅 模式匹配分析法 严格耦合波分析 导模共振 光学学报
2020, 40(12): 1205001
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
亚波长光栅导模共振滤波器, 具有高峰值反射率、低旁带反射和窄带等特点, 能够实现基于高低折射率介质的滤波器所无法达到的独特功能。设计了中心波长为852nm的带有间隔层、线宽可控的超窄线宽导模共振滤波器, 并分析了主要参数对反射光谱的影响。选择弱调制的介质作为光栅层, 并在光栅层和波导层之间插入一层低折射率的介质作为间隔层来减小光栅层和波导层之间的耦合强度, 进而使导模共振滤波器的线宽达到0.02nm的超窄程度, 并且该结构中的光栅厚度、占空比等对反射光谱的影响极小, 均利于其工艺制备。
亚波长光栅 导模共振 滤波器 超窄线宽 subwavelength grating guide mode resonance filter ultra-narrow linewidth
1 衢州职业技术学院 信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 北京工业大学 光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京100124
基于光栅层控制光波传播耦合波方程, 设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度, 滤波器可以实现波长75 nm的调谐, 线宽均小于或等于1 nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55 μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成, 形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同, 而且在相同空气层厚度下, 激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择.
光栅 导模共振 滤波器 可调谐 垂直腔面发射激光器 Grating Guide mode resonance Filter Tunable Vertical cavity surface emitting laser
1 衢州职业技术学院信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 北京工业大学电子信息与控制工程学院光电子技术实验室, 北京 100124
3 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
利用严格耦合波法设计并优化了中心波长为1.55 μm, 基于液晶的波长可调谐导模共振滤波器(WTGMF)。通过计算得知减反层和衬底的厚度均对滤波器的共振线宽有影响, 减反层的厚度越薄共振线宽越宽, 但是对于衬底厚度总存在着一个最优的厚度使线宽达到最窄, 当衬底厚度为300 nm时, 线宽缩小到最窄的0.96 nm。另外决定WTGMF的波长调谐范围的主要因素是液晶层的厚度, 调谐范围随着液晶层厚度的增加而增加并最终达到稳定, 当液晶层厚度达到1600 nm时波长调谐范围达到最大的39 nm。
光栅 导模共振 严格耦合波法 线宽 液晶 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100501
根据严格耦合波理论和等效介质理论, 研究了工作于1 300～1 400 nm波段的基于硅基GaN(氮化镓)亚波长光栅的导模共振滤波器。分别讨论了在强调制光栅和弱调制光栅作用下, 滤波器反射谱对光栅周期和入射角度的敏感性。利用其对入射角度的敏感性, 结合仿真分析设计了一种利用微机电系统静电梳齿驱动器改变光栅角度从而控制不同的共振波长输出的角度可调谐硅基GaN导模共振滤波器。仿真分析结果表明, 在强调制情况下, 角度可调谐范围为0.5～5.7°, 波长可调谐范围为1 319～1 352 nm, FWHM(半高全宽)＜2.2 nm。
导模共振 氮化镓 角度调制 微机电系统 guide-mode resonance GaN the angle modulation micro-electro-mechanical system
根据RCWT(严格耦合波理论)和等效介质理论, 提出了在可见光波段的基于半导体材料氮化铟的亚波长光栅导模共振滤波器的结构设计和仿真方法, 并探讨了滤波器反射谱对光栅参数的敏感性。在维持滤波器高峰值反射率、低旁带和窄线宽不变的条件下, 利用其对光栅周期的敏感性, 结合仿真提出了利用微机电系统梳齿驱动器改变光栅周期(ΔT为0~99.7 nm)从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为23 nm), 实现了半高全宽小于1.15 nm的可调谐反射型导模共振滤波器。
亚波长光栅 导模共振 氮化铟 微机电系统 sub-wavelength grating guide-mode resonance InN MEMS
1 江西师范大学 物理与通信电子学院，江西 南昌 330022
2 江西省光电子与通信重点实验室，江西 南昌 330022
实验研究了基于导模共振的反射型电光调制器采用的棱镜耦合方式，在棱镜上面镀有4层膜，依次为银膜下电极－极化聚合物－缓冲层－金膜上电极。对这种衰减全反射(ATR)型的聚合物波导电光调制器进行了视频调制实验，采用静态偏置电压稳定模式同步角方法，结合对入射激光束进行监测，解决了视频调制中激光器噪声对模拟信号调制影响的问题，提高了工作稳定性。实验结果表明：该电光调制器具有良好的线性和较高的灵敏度。
导模共振 极化聚合物 电光调制 guide mode resonance poled polymer electro-optic modulation
