1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
由衬底集成空心波导 (iHWG) 与傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) 结合组成的气体检测系统具有体积小、响应快、光路设计灵活、机械稳定性好等优点, 能够用于污染气体实时在线检测。iHWG的几何参数如波导长度、横截面宽度和波导形状很大程度上影响了FTIR-iHWG系统的检测性能。基于空心波导的传输理论, 理论分析了不同几何参数对iHWG传输特性的影响。以体积比浓度为100×10-6的NO2气体作为样本气体, 设计了四种不同几何参数的iHWG, 实验验证了理论分析的正确性。结果表明, 同等条件下, 横截面宽度越大的波导, 其系统检测性能越高;对于不同形状的 iHWG, 直线型iHWG系统检测性能更好。此研究结果将为 iHWG的进一步优化设计提供借鉴。
波导光学 傅里叶变换红外光谱 衬底集成空心波导 气体检测 几何参数 waveguide optics Fourier transform infrared spectrometer substrate-integrated hollow waveguide gas detection geometric parameter
1 浙江师范大学杭州高等研究院, 浙江 杭州 311200
2 浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
基于光子晶体光纤 (PCF) 的液压传感技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、适应恶劣环境等优点, 具有重要的研究意义和广泛的应用前景, 因此受到研究人员的特别关注。在简要介绍 PCF 液压传感基本原理的基础上, 重点回顾了几种典型的 PCF 液压传感技术, 即双折射 PCF 液压传感技术、PCF 光栅液压传感技术、法布里-珀罗 (Fabry-Pérot) 腔 PCF 液压传感技术、双芯 PCF 液压传感技术, 分别介绍了这四种液压传感技术的原理与技术方案, 并对各自的性能进行了分析、比较和总结。最后简要归纳了 PCF 液压传感技术的研究现状及未来发展趋势。
纤维与波导光学 光子晶体光纤 光纤传感 液压传感 fiber and waveguide optics photonic crystal fiber optical fiber sensing hydraulic pressure sensing
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
1 杭州师范大学信息科学与工程学院, 浙江 杭州 311121
2 杭州师范大学钱江学院, 浙江 杭州 310018
对中远红外波段周期凹槽金属表面结构上传播的表面等离子体激元 (SPPs)进行了研究,结果表明金属表面刻 周期凹槽可以显著降低人工SPPs的渐近频率,并能提高金属表面对电磁场的约束能力。进一步研究了该波段金属 的吸收损耗对人工SPPs (SSPPs)特性的影响,结果显示基于刻槽周期表面结构,不仅可以获得场的亚波长约束, 还可以实现长距离传输。通过对电磁波沿该表面结构传输特性的模拟,验证了表面结构所支持的SSPPs的导波能力。 该表面结构对设计和开发中远红外波段的新型集成导波器件具有参考意义。
波导光学 表面等离子体激元 中远红外波段 波导 亚波长约束 waveguide optics surface plasmon polaritons mid-far infrared band waveguide subwavelength field confinement
1 中国科学技术大学电子工程与信息科学系, 安徽 合肥 230027
2 中国科学院电磁空间信息重点实验室, 安徽 合肥 230027
提出一种氮化镓与掺偶氮苯聚合物复合材料集成光波导光栅耦合器,并通过仿真计算分析了这种器件的特性。用氮化镓铝衬底上对称的双氮化镓脊形光波导构成集成光波导定向耦合器,涂覆掺偶氮苯聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为包层。利用掺偶氮苯聚合物的光敏特性,在两脊形波导间区域通过周期性光照制作布拉格光栅。利用耦合模理论分析了这种光栅耦合器中各模式间的耦合关系,确定了各模式的耦合模方程,仿真计算了这种光栅耦合器各端口的输出特性,包括各模式的幅度随着传输距离的变化,以及各端口输出的幅度变化关系。在此基础上进一步分析了多周期耦合光栅耦合器的频谱特性,为集成光路中实现复杂频谱信号的操作提供了一种新的实现方案。
波导光学 光栅耦合器 耦合模理论 氮化镓 偶氮苯聚合物 waveguide optics grating coupler coupled mode theory gallium nitride azobenzene polymer
安徽大学光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
提出并制作了一种基于法布里珀罗腔的非膜片式全光纤结构音频传感器。通过对该音频传感器的音频信号响应特性进行测试,实验结果表明该传感器在噪声限制下,最小可检测声压可达38.9 μPa/Hz1/2, 且由于采用是全光纤结构因而具有良好的温度稳定性,相比于膜片式光纤音频传感器,其结构简单,容易制作,并且具有良好的线性声压响应等优点,表明该传感器在音频检测领域具有潜在的应用价值。
纤维与导波光学 音频传感器 法布里-珀罗腔 波长漂移 fiber and waveguide optics acoustic sensor Fabry-Perot cavity wavelength shift
中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
表面等离子体波导能够突破光的衍射极限,提供亚波长的模式局域性。由于其独特的性质,表面等离子体波导引起了广泛的关注。 但是,之前报道的各种表面等离子体波导基本没有涉及到波导结构的可调谐性。这里,我们提出了一种类楔形表面等离子体波导,用有限元方法(FEM)研究了 该表面等离子体波导的模式特性。该类楔形表面等离子体波导可以实现超深的亚波长的模式局域性,通过改变波导的结构参数,我们可以对波导的模式局域性和传输损耗进行调控。
纤维与波导光学 可控模式特性 有限元方法 表面等离子体 fiber and waveguide optics controllable mode characteristics finite element method surface plasmon polariton
南京邮电大学电子与光学工程学院先进光子技术实验室, 江苏 南京 210023
制备了一种LOOP型微纳光纤共振环,分析了影响共振环形状及其特性的相关因素,并 将其应用于折射率传感实验。 结果表明该微纳光纤共振环的自由光谱范围与环的大小成反比,随着外界折射率的增大,该微纳光纤共振环的光谱呈 现出整体向长波长方向漂移的趋势,即产生了红移现象,且波长红移与折射率之间呈现一种线性关系,实验测得该微 纳光纤共振环的折射率敏感度为1427.86 nm/RIU。所设计微纳光纤共振环折射率传感结构制作方法简单、可集成,具有较高敏感性。
纤维与波导光学 微纳光纤 共振环 折射率传感 fiber and waveguide optics micro-nano fiber resonant ring refractive index sensing