天津工业大学 电子与信息工程学院， 天津 300000
低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，MZ)电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315V·cm，调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。
铌酸锂 马赫-曾德尔电光调制器 多模干涉耦合器 低半波电压 lithium niobate Mach-Zehnder electro-optic modulators multimode interference couplers low half-wave voltage
1 国家管网集团西部管道有限责任公司, 乌鲁木齐 830000
2 北京声创新技术发展有限责任公司, 北京 100085
提出了一种结合多模干涉效应的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构, 并将其用于振动检测研究。与基于两个3dB单模光纤耦合器(OC)级联而成的传统MZI不同的是, 文章采用多模OC与单模OC共同构成MZI。利用芯径为105μm的阶跃折射率分布多模光纤与芯径为62.5μm的渐变折射率分布多模光纤分别采用熔融拉锥法制作了分光比为1∶1的3dB多模OC, 并将其分别与3dB单模OC构建了MZI, 同时为了对比, 也利用两个单模OC构建了MZI。分别对采用不同类型OC构建的MZI中的一个干涉臂施加振动干扰, 并使用示波器进行数据采集和分析。结果表明, 基于芯径为105μm的阶跃折射率分布多模耦合器构建的MZI具有最大的可检测振动频率范围, 为1~20kHz, 同时在振动频率偏差和振动频率鉴别能力上也表现最优。
振动检测 马赫-曾德尔干涉仪 多模干涉 多模光纤 光纤耦合器 vibration detection Mach-Zehnder interferometer multimode interference multimode fiber fiber coupler
光子学报
2022, 51(11): 1106001
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Frontier Science Center for Nano-Optoelectronics, Peking University, Beijing 100871, China
3 Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong 226010, China
4 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(1): s12200
为了测量液位高度变化, 采用基于空芯光纤多模干涉效应的方法, 研究了在外界介质影响下光源在空芯光纤中多模干涉所产生的干涉谱的变化, 进行了基于空芯光纤中多模干涉效应的液位传感实验, 研究了该液位传感器的干涉谱与液位变化的关系以及不同折射率液体对测量结果的影响, 并分析了实验误差。结果表明, 该光纤液位传感器的液位测量范围为0mm~55mm、液体折射率为1.33和1.35时, 液位测量灵敏度分别为0.180nm/mm和0.224nm/mm 。使用单模-空芯-单模结构的传感器进行液位变化测量是较为精准与可行的。
光纤光学 光纤液位传感器 多模干涉 空芯光纤 fiber optics fiber optic level sensor multimode interference hollow core fiber
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of High-power Semiconductor Lasers, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China
A novel harmonic mode-locked fiber laser based on nonlinear multimode interference (NL-MMI) in a microfiber-assisted ultrafast optical switch is proposed in this Letter. The microfiber-assisted ultrafast optical switch can be obtained by tapering the splicing point of the graded-index multimode fiber (GIMF) and single-mode fiber, which not only helps to shorten the self-imaging period in GIMF to relax the strict requirement of NL-MMI on the length of multimode fiber, but also improves the harmonic order. In the experiment, with the waist diameter of , the repetition rates of the fiber laser can be stably locked at 285 MHz, corresponding to the 16th-order harmonic mode-locking, with the pulse duration of 1.52 ps. Our results provide novel insight into the design of a high-repetition-rate laser and the application of microfibers in the mode-locking device.
multimode interference optical fiber devices laser mode-locking Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 010601
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
随着通信技术的飞速发展，传统微电子行业出现瓶颈，人们更多地寄希望于集成光路来实现新的突破。硅基光子学因其自身材料以及制造工艺等方面的优点而备受关注。其中，硅基耦合器作为重要的硅基无源器件，是实现光的片上合束和分束的关键。多模干涉（multimode interference, MMI）耦合器具有损耗低，工艺容差性大且带宽较大等优点，是一种常用的集成光学器件。从MMI耦合器的自映像成像原理出发，利用导模传输分析法（guide-mode propagation analysis, G-MPA）对MMI中的模场分布情况进行分析，成功设计出基于470 μm高阻硅晶圆的太赫兹波段的taper型多模干涉耦合器。通过时域有限差分法（finite difference time domain method, FDTD）仿真优化其参数，实现了93.8%的耦合效率。
太赫兹 taper 自映像 多模干涉（MMI）耦合器 terahertz taper self-image imaging multimode interference coupler
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210023
设计并制备了一种基于金属有机骨架(MOF)的光纤传感器,该传感器包括通过在无芯光纤两端熔接单模光纤所构建的单模-无芯-单模结构,以及采用原位结晶技术在无芯光纤表面生长的ZIF-8纳米薄膜。光信号从单模光纤耦合进无芯光纤时会激发出多种高阶模式并形成多模干涉,干涉结果对无芯光纤周围折射率的变化异常敏感。利用ZIF-8材料的多孔性和对乙醇分子特异性吸附能力,吸附乙醇分子后的ZIF-8纳米薄膜因孔隙被填充,其折射率将发生变化,改变了无芯光纤中多模干涉条件,导致其透射谱线发生偏移,从而实现水溶液中微量乙醇的检测,实验结果表明传感器最低检测乙醇体积分数可达1%,灵敏度为1.3 nm·% -1。该传感器结构简单,易于制备,在水中微量有机分子检测方面具有一定的应用前景。
传感器 金属有机骨架 光纤传感 无芯光纤 多模干涉效应 光学学报
2021, 41(23): 2328002
1 长春理工大学理学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
3 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
本文报道了一种新兴的锁模方式?多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单，搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤，利用这种单模?多模?单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制，从而实现锁模脉冲输出。SMS结构实现锁模需要对多模光纤的长度进行精确控制，本文提出将SMS结构缠绕进偏振控制器中，通过理论推导偏振控制器对多模光纤中传输光相位的调控，以实现可饱和吸收效应。在263 mW泵浦功率下实现了24.83 MHz重复频率的传统孤子脉冲输出，其脉冲间隔为40.12 ns，信噪比为50.8 dB，中心波长为1881.7 nm。通过调节偏振控制器和泵浦功率实现孤子分子与传统孤子脉冲的转换。在410 mW的泵浦阈值下实现了25 MHz重复频率的孤子分子脉冲输出，其脉冲间隔为40.3 ns，信噪比为54.4 dB，中心波长为1887.60 nm。
光纤激光器 锁模激光器 单模-多模-单模光纤结构 非线性多模干涉 fiber laser mode-locked laser single-mode multimode single-mode fiber structure nonlinear multimode interference
