强激光与粒子束
2022, 34(9): 093001
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 中国科学院 紫金山天文台，江苏 南京 210034
3 南京信息工程大学 长望学院，江苏 南京 210044
针对太赫兹频段边带分离接收机的应用需求，综合考虑本振信号弱耦合度、射频信号高方向性及现阶段铣削工艺精确度等要求，研制了一款400~500 GHz频段-16 dB 本振信号波导耦合器。主要包括分支型定向耦合器的耦合度特性分析、-16 dB弱耦合度波导耦合器设计、基于数控机械加工(CNC)技术的器件制备与结果讨论。2件样品实测结果均表明：该耦合器在400~500 GHz频段(相对带宽为22.5%)获得本振信号耦合度在-16~-17 dB，射频信号方向性为-1.2 dB，隔离度优于-20 dB，所有端口回波损耗优于-15 dB。上述性能均与仿真结果保持高度一致，表明当前CNC技术能够满足该高频段波导耦合器制备的高精确度需求。
太赫兹 波导耦合器 耦合度 本振信号 射电天文 terahertz waveguide coupler coupling degree Local Oscillator signal radio astronomy 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(6): 978
在Ku波段低磁场相对论返波管中, 由于阴极发射的角向不均匀性, 产生的微波除了TM01模, 还有主模TE11等其他微波模式。由于目前设计的圆波导耦合器只能测量TM01模式功率, 其他微波模式存在会导致在线微波波形异常, 给在线测量带来困难。本文设计了一种模式抑制器, 其结构由5个腔组成。通过数值模拟和实测结果得出: TM01模在频率14.8~15 GHz衰减小于0.1 dB, 而对其他模式, 如主模TE11模式微波能够全反射。模式抑制器置于相对论返波振荡器(RBWO)与圆波导耦合器之间, 实验观察在线输出微波与辐射场波形一致, 微波功率符合较好。
高功率微波 模式抑制器 在线测量 圆波导耦合器 High-Power Microwave(HPM) mode suppressor microwave measurement coupler 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(1): 112
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 高功率微波技术研究所, 长沙 410073
为满足X波段三轴速调管放大器（TKA）各腔内部自激振荡的诊断需求,设计了一种结构单紧凑、无需外部密封结构的新型波导耦合器。利用小孔耦合原理和CST仿真软件,针对TKA中常见的自激振荡TE61模式,对该耦合器的耦合特性进行了理论分析和仿真设计。结合PIC方法,建立了利用该耦合器诊断TKA同轴漂移管内传输微波频谱特性的物理模型。通过仿真计算,验证了所设计的耦合器用于TKA自激振荡诊断的有效性。
三轴速调管放大器 漂移管 自激振荡 波导耦合器 电磁场诊断 triaxial klystron amplifier drift tube asymmetric mode competition waveguide coupler diagnosis of electromagnetic field 强激光与粒子束
2015, 27(11): 113001
利用有限元法(FEM)分析了大横截面SOI(Silicon-on-insulator)脊型波导的本征模式分布, 确定了脊型波导的单模条件。在保证单模传输的情况下, 模拟了SOI微环谐振器中波导耦合器的耦合长度、功率耦合系数与波导尺寸和间距的关系。模拟结果表明：对于W=1 μm, H=2 μm的SOI脊型波导耦合器, 耦合长度LC随波导间距d的增加而增大, 功率耦合系数随之减小。在波导间距d＜0.8 μm的情况下, 耦合长度LC随着归一化脊高r的增加而增大, 当d＞0.8 μm时, 耦合长度LC随r的增加而减小。模拟结果为SOI微环谐振器的设计和应用提供了理论依据。
集成光学 微环谐振器 单模条件 波导耦合器 integrated optics microring resonator single mode condition waveguide coupler
1 北京邮电大学 光通信与光电子学研究院, 北京 100876
2 北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室, 北京 100876
采用全矢量有限元法, 研究了圆柱形介质柱、正方形格子的光子晶体波导耦合器的传输特性, 计算了不同耦合长度波导耦合器的分光比, 以及同一耦合长度下不同波长时的分光比, 并分析了改变介质柱折射率后的分光比。计算分析结果表明, 可以通过改变光子晶体波导耦合器的某些结构参数来控制各出口处的分光比, 实现光在传播过程中的平移、反向和分岔, 以满足光信息传输和处理的要求。
光子晶体 波导耦合器 全矢量有限元法 分光比
借助于Marcatili原理,将二维分布的空间四波导分解为波导横截面上两个垂直的五层平板波导的组合,提出适于用分离变量处理的解析模型。利用微扰方法对模型与实际结构的偏差进行了一级修正,给出了传播常量的一级和二级近似表达式、静态模场分布、耦合系数以及传输特性公式,并比较了此方法与有限差分直解波动方程和光束传输两种数值方法的计算结果,探讨了该模型的适用性和优点,并检验了其精确性。应用该理论设计了包含光纤到户交换机常用的1.31 μm,1.49 μm,1.55 μm波长的四波长粗波分复用器件,其插入损耗为0.68 dB, 通过进一步优化分离的输出端口和波导结构可以获得更好的性能。
集成光学 空间波导耦合器 四波导系统 波分复用 Marcatili方法 微扰理论
1 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
2 中国科学院研究生院,北京,100039
根据耦合模理论和弯曲波导耦合器的结构特点,对平面弯曲波导耦合器的特性进行了分析,结果表明弯曲波导耦合器的弯曲半径和最小间距两个可调变量,增加了波导器件设计的灵活性;同时由于等效耦合长度的调制作用使得弯曲波导耦合器在波分复用/解复用中比平行直波导耦合器具有更大的复用带宽;分析了弯曲半径和最小间距对弯曲波导耦合器复用带宽的影响,为实际波导器件的设计制作提供了一定的理论依据.
集成光学 波导耦合器 弯曲波导 等效耦合长度 波分复用 Integrated optics Waveguide coupler Curved waveguide Effective coupling length WDM
上海交通大学物理系光学与光子学研究所, 上海 200240
报道了对高斯型及指数型变耦合系数三波导耦合器的一些重要的全光开关特性进行的研究。利用四阶龙格库塔方法对指数型和高斯型两类变耦合系数三波导耦合器进行了数值计算。数值计算结果表明
导波与光纤光学 三波导耦合器 变耦合系数 全光开关
1 上海理工大学光电学院,上海,200093
2 霓塔光电器件上海有限公司,上海,200233
3 日本东京农工大学工学部应用化学系,日本,184-8588
提出一种适合于宽带光波导耦合器的抗温度变动的优化设计理论和方法。使用该理论和方法,在1490～1610 nm带域上,对含氟聚酰亚胺光波导做了宽带光波导3 dB耦合器的抗温度变动设计。器件经三维波束传播法模拟运行验证,结果表明,在120 nm带宽上,从零下10 ℃至零上40 ℃的温度变动中,器件实现了(0.500±0.007)功率输出比的良好特性。同时报道了含氟聚酰亚胺薄膜波导的制备工艺及其温度特性和色散特性的测试。
波导光学 含氟聚酰亚胺光波导 光波导耦合器 抗温度变动耦合器 高分子光波导
