1 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学吉林省光谱探测科学与技术重点实验室,吉林 长春 130022
光谱成像具有良好的多维信息获取能力,广泛应用在食品安全、医学诊断、环境监测、伪装识别及**遥感等领域。传统光谱成像系统受到分光器件的限制,其存在体积大、成本高和集成度低等问题。基于新型超构表面的成像光谱芯片可为传感器小型化、低成本提供有效解决方案。随着光谱分析需求的持续攀升,加速了超构表面成像光谱芯片的快速发展。本文综述了近年来超构表面成像光谱芯片研究进展。在此基础上,介绍了本团队最新研究成果,通过创新设计成像光谱芯片体系架构,可同时实现高能量利用率、高空间分辨率、高光谱分辨率,为芯片级光谱成像系统的应用打下良好的基础。最后论述了成像光谱芯片的发展趋势及应用前景,为实现光谱成像系统小型化提供参考。
集成光学器件 成像光谱芯片 超构表面 分光器件 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106014
光子学报
2022, 51(11): 1113003
红外与激光工程
2022, 51(3): 20220104
红外与激光工程
2022, 51(3): 20220043
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
近些年来,涡旋光束特有的相位结构和携带轨道角动量(OAM)特性,使其在光通信、光操纵、成像、传感到量子信息等领域具有广泛的应用前景。但这些应用都必须依赖于高质量涡旋光束的产生,因此光学微腔凭借自身结构紧凑、品质因子高、元件体积小等优点,研制出的新型集成光学器件能够发射出高质量涡旋光束,在现代光电子器件制造中占据十分重要的地位。综述了光学微腔产生OAM光束的原理、研究进展、设计方案以及实验生成,同时对已有的OAM激光器性能进行分析,最后对集成光学器件应用领域面临的挑战和进一步改进方向进行展望。
集成光学 集成光学器件 涡旋光束 轨道角动量 回音壁模式微腔 光子晶体微腔 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0100002
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院移动通信教育部工程研究中心移动通信技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
2 东南大学毫米波国家重点实验室, 江苏 南京 211189
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
在集成光学回路中,相较于对称的洛伦兹线型,非对称的Fano谐振线型能实现光传输强度的急剧改变,从而有效提升光开关、调制器和传感器的灵敏度。提出了一种基于光栅辅助微环结构的Fano谐振器。该谐振器采用绝缘体上硅材料,通过在跑道微环内加入两组波导光栅结构实现Fano谐振。基于传输矩阵理论,推导了该谐振器的传输谱线,并分析了器件中不同结构参数对Fano谱线谐振峰位置、凹陷深度和斜率的影响,实现了最高斜率为-299.67 dB/nm、凹陷深度为9 dB、损耗为6.4 dB的Fano谐振谱线。该Fano谐振器具有斜率高、尺寸小、制造简单等优势,能广泛应用于光开关、光传感和光探测等领域。
集成光学 Fano谐振器 集成光学器件 微环谐振器 光栅 硅光子学 光学学报
2021, 41(22): 2213001
火箭军工程大学基础部物理室, 陕西 西安 710025
为了实现集成光电子器件的一器多用,利用石墨烯波导的调制作用设计 了一种分光比可控的分束器。在马赫-曾德尔结构的一个干涉臂波导中嵌入石墨烯层,并通过施加偏置电压引入 额外的相位差从而实现输出强度的调制。利用有限差分时域(FDTD)方法计算了石墨烯波导的特性,并仿真了分 束器的传输特性。理论和仿真结果表明所设计的分束器具有良好的光学性能,并且其分光比可由调制电压在一定范围内调控。
波导光学 分束器 电光调制器 马赫-曾德尔干涉仪 有限差分时域算法 集成光学器件 waveguide optics beam splitter electro-optical device Mach-Zehnder interferometer finite difference time domain method integrated optical device
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 611731
根据磁光非互易相移原理,通过分析硅基磁光波导中导波光模式对磁化强度的敏感性,提出一种CeYIG/Si-CeYIG/SiO2硅基磁光波导结构,仿真分析了其模场分布和有效折射率的磁化强度依赖关系。将两个硅基磁光波导垂直放置并分别组成两个微环谐振器,进而设计出三维磁场传感芯片,通过测量两个微环中TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息。研究表明,在1 550 nm波长附近,通过优化波导截面尺寸,在CeYIG饱和磁化范围内,该磁场传感芯片在其法向和切向的磁场灵敏性分别为和,谐振波长的可移动范围约为200 pm。利用平面芯片结构实现了对三维磁场的测量,对三维磁场传感器件的小型化和集成化具有一定的指导意义。
磁场传感 磁光非互易相移 微环谐振器 硅光子芯片 集成光器件 magnetic field sensing magneto-optical non-reciprocal phase shift microring resonator silicon photonic chip integrated optical device
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室光及电磁波研究中心, 浙江 杭州 310027
采用光束传播法(BPM)获取一种全新的基于非对称Y分光单元的多模光功率分配器设计。针对光能量在多模传输波导中分布不均的特点,引入了基于圆弧结构的非对称结构,从而实现了对波导中能量的平均分配。通过对各设计参数与输出功率的关联分析,导出了一系列同多模功率分配器结构相关的公式。以此为基础确定了分别对应于62.5 μm,120 μm波导宽度的1×4,1×8多模光功率分配器的结构及具体参数。其器件长度分别为7.6 mm,21.7 mm。理论计算表明此两种器件在1.31 μm窗口具有极为均匀的分光性,对应的插入损耗为6.05 dB及9.06 dB,器件的偏振相关损耗大约在0.2 dB。
光学设计 光功率分配器 集成光器件 组件