1 中国科学技术大学，安徽合肥230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 中国科学院生物医学检验技术重点实验室，江苏苏州15163
3 复旦大学，上海2004
4 苏州国科芯感医疗科技有限公司，江苏苏州215163
5 季华实验室，广东佛山28200
为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸，设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成，并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计，基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构，对微观结构进行表征，并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试，制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发；通过微观结构表征，衍射光栅周期为（352.8±2.6） nm，齿宽为（155.3±2.4） nm，刻蚀深度为（67.8±3.5） nm；光波导芯层的宽度为（504.05±10.35） nm，高度为（184.9±8.9） nm；零模波导直径为（200.2±6.4） nm，深度为（301.3±7.6） nm，满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm，最小线宽为155 nm，通过8个衍射光栅、约1 000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成，为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。
集成光学 光波导 衍射光栅 零模波导阵列 integration optics optical waveguide diffraction grating zero-mode waveguide array
1 天津工业大学光电检测技术与系统天津市重点实验室, 天津 300387
2 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
研究了自聚焦光伏光折变晶体中奇偶间隙孤子序列的形成及其稳定性。这些间隙孤子只存在于半无限间隙内, 它们的存在区域随其阶数的增加而减少, 阶数高的间隙孤子占据更多的格子。这些间隙孤子的能流值随传播常数的增大而增大, 给定一传播常数, 阶数高的间隙孤子具有高的能流值。对高阶间隙孤子, 边瓣强度大, 中间各瓣强度相等, 改变传播常数能够控制边瓣和中间瓣的强度。用数值计算方法研究了这些间隙孤子的稳定性, 发现它们都是稳定的。
非线性光学 间隙孤子 波导阵列 光折变晶体
上海师范大学数理学院光电材料与器件重点实验室, 上海 200234
光学相控阵技术是一种灵活、快速、精确的非机械光束扫描技术，在新体制激光雷达和空间激光通信等领域有重要应用。综述了光波导阵列相控阵扫描技术的研究进展，对基于LiNbO3、GaAs/AlGaAs、磷化铟(InP)、绝缘Si 等材料的光学相控阵技术进行了详细介绍，讨论了这几种材料的光波导阵列相控阵的优缺点和适用性，对光波导光学相控阵技术发展前景进行了展望。
光学器件 光学相控阵 光波导阵列相控阵 非机械扫描 激光与光电子学进展
2014, 51(8): 080002
由于光在不同长度的波导中传输时出现不同的相位延迟，特定的波导阵列可以对光波波阵面进行调制。通过理论推导发现左右两边带有凸出三角形的波导阵列结构可以实现光波场的聚焦。利用时域有限差分法模拟了左右两边带有凸出三角形的波导阵列对光波的聚焦情况，找出在波导厚度h=6000 nm，波导长度差d=100 nm，波导数目m=10，波导宽度w=100 nm时聚焦效果最好，同时通过研究不同参数对该结构的聚焦特性的影响，找出该结构具有利用价值的性质。此外，通过模拟发现前凹三角形金属波导阵列结构在波导宽度w2=80 nm，中央波导宽度w1=150 nm，波导长度差d=200 nm，波导厚度h=4400 nm，波导数目m=8时能实现光波场的分束。
光学器件 聚焦 分束 波导阵列 时域差分法 金属波导结构 激光与光电子学进展
2013, 50(12): 122301
西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
光波导光学相控阵具有扫描角度大、驱动电压低及响应速度快等突出优点，是光学相控阵技术发展的主要方向之一。针对均匀光波导阵列的衍射场存在较强栅瓣的问题，研究了光波导相控阵阵列结构参数的设计与优化。根据对称型薄膜介质耦合理论，分析了GaAs光波导阵列单元芯层和包层参数范围。设计了3种不同稀布非均匀阵列结构，并基于最小阵元间距约束条件，利用遗传算法对非均匀阵列结构进行优化，分析了不同层数下单元间距按照随机递增分布、随机分布和子阵分布的栅瓣压缩效果。结果表明非均匀稀布型光波导阵列可有效地抑制栅瓣,其栅瓣主瓣峰值强度比可达到-10.29 dB。
光学器件 光学相控阵 光波导阵列 栅瓣抑制 遗传算法 光学学报
2012, 32(s1): s123001
中山大学光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
光子晶体、量子光学、超快光学与微纳光学的发展，使得操控光子的发射与传输特性成为可能。综述了具有复折射率周期性调制的共振吸收光子晶格，并着重介绍了共振吸收波导阵列的原理、光学特性、样品制备与应用。
光子 光子晶格 共振吸收 波导阵列 全息光刻
由于光波在不同长度的波导中传输产生的相位延迟不同，特定的波导阵列可以对光波波阵面进行调制。理论推导发现三角形波导阵列可以实现聚焦，得出凸三角形波导阵列聚焦高度和焦深。利用时域有限差分法模拟了凸三角形波导阵列对光波的聚焦情况，通过比较发现模拟和理论推导结果非常吻合。同时模拟发现凹三角形波导阵列结构可以实现光的分束。
光通信 聚焦和分束 时域有限差分方法 波导阵列 亚波长金属结构
西安电子科技大学,技术物理学院,西安,710071
提出了一种求解波导阵列耦合特性的方法.采用拉普拉斯变换,将同时考虑相邻和次相邻波导耦合作用的波导阵列耦合模方程组变为一个线性方程组,利用矩阵的LU分解法(将系数矩阵分解为单位下三角阵L与上三角阵U的乘积)求出该线性方程组的解.然后根据给定的初始条件进行拉普拉斯变换反演,求出耦合模方程组的解.采用该方法研究了五波导阵列,光从中间一个波导入射和从五个波导入射时的耦合特性,给出了每个波导中光功率变化规律曲线,并将所得结果与同样条件下仅考虑相邻波导耦合的结果做了比较.采用该方法可以求出任意数目波导组成的阵列,考虑任意波导之间耦合的耦合模方程组的解.
导波光学 多波导阵列 拉普拉斯变换 耦合
西安电子科技大学,技术物理学院,西安,710071
利用有限差分光束传输法研究了波导耦合对波导阵列电光扫描器传输特性和扫描特性的影响.结果表明:耦合对其传输特性和扫描特性的影响明显;只有在一定条件下,对其影响才较小,可以忽略.由此可知,在设计光波导阵列结构时,考虑波导耦合效应是至关重要的.进一步,提出了描述光波导阵列电光扫描器的技术指标,并研究了该扫描器的结构优化设计问题.
导波光学 波导阵列电光扫描器 有限差分光束传输法 光学相控阵 波导耦合 Guided wave optics Waveguide array electro-optic scanner Finite-difference beam-propagation method (FD-BPM) Optical phased array Mutual coupling among waveguides
