1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院，江苏 南京 210023
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，教育部光电信息技术重点实验室，天津 300072
基于三明治结构和绝热耦合器，设计了一种分光比可设计的偏振无关光功分器，对波长为1550 nm的光信号实现所需分光比的功率分配。通过调节三明治结构中间层材料SiNx的折射率，使同一波长下横电（TE）和横磁（TM）偏振模的分光比相等，实现偏振无关，通过改变绝热耦合器波导间隙的不对称性，获得可设计的分光比。运用三维有限时域差分方法，对器件进行建模仿真，最终结果表明：所设计的器件耦合长度仅为7 μm，可设计分光比的最大范围为0.50~0.95，同时支持TE和TM偏振模，插入损耗均低于0.31 dB，分光比容差在±0.01内的带宽可达100 nm，在未来光子集成光路系统中具有潜在的应用价值。
分光比可设计 绝热耦合器 三明治结构 偏振无关 SiNx 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1723001
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院，江苏 南京 210023
设计了一种基于SiNx填充的定向耦合器（DC）型偏振无关解复用器，用于分离1310 nm和1550 nm两个波长的光信号。采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法调节DC波导间隙内填充的SiNx材料的折射率，使同一波长下横电（TE）偏振模和横磁（TM）偏振模的耦合长度相等，实现器件的偏振无关功能。通过优化波导间隙，调整两个波长光信号所对应的耦合长度比，选择合适的值可使其分别从两个端口输出，实现波长分离功能。运用三维有限时域差分方法进行建模仿真，对器件进行参数优化和性能分析。结果表明：所提出的解复用器的耦合区长度仅为22.8 μm，插入损耗和串扰（CT）分别低至0.05 dB和-21.58 dB，CT小于-10 dB的带宽可达79 nm，且总体容差性良好。所设计的器件在未来的集成光路系统中具有潜在的应用价值。
光学器件 定向耦合器 偏振无关 SiNx 解复用器 光学学报
2022, 42(19): 1923002
1 中国矿业大学教育部地下空间智能控制工程研究中心，江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
为了实现高灵敏度的双参量传感，设计了一种对称的全介电超表面结构。在超表面上涂覆气敏薄膜后，会产生标记为dip 1和dip 2的两个Fano共振峰，可用于同时测量折射率和气体体积分数。计算结果表明，dip 1的折射率灵敏度和气体体积分数灵敏度分别为1035 nm/RIU和-0.57 nm/%，dip 2的折射率灵敏度和气体体积分数灵敏度分别为543.6 nm/RIU和-0.87 nm/%。该传感器可用于双参量的高灵敏度测量，且这种对称结构得到的透射谱不受光源偏振角度的影响，提高了传感器对光源的适应性，为环境空间的检测提供了一种新方法。
传感器 偏振无关 Fano共振 超表面 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1728001
1 衢州职业技术学院信息工程学院，浙江 衢州 324100
2 北京工业大学信息学部光电子技术省部共建教育部重点实验室，北京 100124
为了改善金属完美超材料吸收器（PMA）制造成本高，且存在欧姆损耗的状况，同时为了解决PMA对光的偏振态和入射角较为敏感的问题，本文采用低损耗介质材料设计了双通道偏振无关介质窄带PMA，并利用时域有限差分法进行理论分析和验证。研究发现，所本文设计的偏振无关介质窄带PMA无论在横电（TE）还是横磁（TM）偏振态下，它们的吸收波长、吸收效率和半峰全宽都相同。TM和TE偏振能够在同一波长实现窄带宽超高吸收，是因为PMA结构是旋转对称的。PMA之所以会实现双通道窄带宽，是因为在PMA光栅中分别形成了法布里-珀罗腔共振和导模共振，该研究可为将来制备高质量偏振无关介质窄带宽PMA提供新思路。
超材料 吸收效率 偏振无关 双通道 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0316005
1 杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018
2 长春理工大学空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
利用传输矩阵理论，对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析，该滤波器由两段不同长度的保偏光纤(PMF)并联构成。仿真结果表明：该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试，通过调节滤波器中的偏振控制器(PC)，可以实现通道间隔的可调操作，调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状，与理论分析得到的结论一致。最后，为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性，设计了一种基于四波混频(FWM)效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明：该激光器可以输出通道间隔为0.9 nm或0.35 nm的多波长激光，这与仿真结果以及测量结果一致。
光纤光学 光滤波器 传输矩阵理论 双Sagnac环 通道间隔可调 偏振无关
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 南京邮电大学贝尔英才学院, 江苏 南京 210023
设计具有宽带性能的偏振无关1×3光功分器,采用离子辅助沉积方法调节三明治结构芯层SiNx的折射率,使得正交偏振模的拍长相等而实现偏振无关;梯形多模干涉波导与锥形波导的组合可实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。运用有限时域差分法进行建模仿真及参数优化,结果表明:器件的多模干涉波导长度仅为13.2 μm,附加损耗低于0.07 dB,不均匀度低于0.03 dB,0.5 dB带宽高达255 nm,可覆盖S、C、L、U以及部分E波段,在未来集成光学系统中具有较高的应用价值。
集成光学 多模干涉 偏振无关 三明治结构
1 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
基于微纳结构对光波调控实现聚焦与成像的超透镜是目前国际上竞相发展的前沿技术。本文针对目前已报道的近红外超透镜偏振相关、系统复杂以及透过率低等难题，提出了一种偏振无关的近红外超透镜。以低折射率材料SiO2为基底，高折射率材料Si圆形柱为相位调控单元，设计波长为1.31 μm。利用时域有限差分方法分析了近红外超透镜构建单元的光波调控特性，构建了构建单元的相位延迟特性曲线，探究了构建单元周期对光波透过率的影响规律，实现了构建单元的优化设计，并基于波前重构方程，设计出偏振无关的近红外超透镜。数值仿真结果表明：相位调控单元的相位延迟与透过率不仅取决于Si圆形柱半径、高度，而且与单元周期密切相关；基于分析的构建单元光波调控特性，设计的近红外偏振无关超透镜焦距仿真值为19 μm，与设计值较好吻合，透镜透过率达到65%。设计的超透镜不仅体积小、质量轻，而且为平面透镜，因此易于光学系统集成，在激光雷达、激光夜视等技术中展现出广阔的应用前景。
超透镜 偏振无关 近红外 平面透镜 metalens polarization-independent near-infrared plane lens
1 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
3 吉林省先进光学设计与制造高校重点实验室，吉林 长春 130022
近些年，超透镜受到了广泛关注。文中提出了一种基于金材料的近红外波段偏振无关型反射超透镜，该超透镜采用MgF2材料作为电介质层，利用FDTD软件实现仿真设计。仿真结果表明：超透镜在不同偏振光入射的情况下具有相同的聚焦效果，入射波长在700~850 nm 的范围内，具有较好的聚焦效果。入射波长在750 ~800 nm范围内单焦点聚焦效果最好。当入射波长为800 nm，该超透镜可以分别实现单焦点和多焦点聚焦，其单焦点、双焦点和三个焦点的焦距分别为9.6、6.6 和 4.7 μm。可以利用该超透镜的特点实现不同的聚焦要求。
偏振无关 超透镜 单焦点 多焦点 polarization-independent metalens one-focus multi-focus 红外与激光工程
2020, 49(6): 20200048
