强激光与粒子束
2021, 33(2): 024004
1 北京工业大学 光电子技术省部共建教育部重点实验室 信息学部, 北京 100124
2 School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, 639798 Singapore
3 Department of Electrical and Computer Engineering, George Washington University, Washington, DC 20052, USA
提出了一种由新型沟槽耦合器和90°弯曲波导构成的InGaAsP/InP基矩形马赫-曾德电光调制器, 对该调制器的L型波导相移臂设计了T型类微带行波电极.首先利用电极的等效电路估算带宽上限, 进而在考虑阻抗匹配、回波损耗以及带宽等性能的基础上, 使用有限元方法对电极的传输、输入/输出以及过渡区的结构参量进行优化.仿真结果表明由于受到电极输入及过渡区的性能限制, 设计的整体行波电极匹配阻抗大于42 Ω, 回波损耗小于－15 dB, 带宽可达65 GHz.测试制备的Ti/Au行波电极, 得到回波损耗为－12 dB和带宽为20 GHz的最优性能.
集成光学 电光调制器 有限元法 行波电极 特征阻抗 S参量 Integrated optics Electro-optic modulator Finite element method Travelling-wave electrodes Characteristic impedance S parameters
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
设计了一种以聚合物作为材料的低损耗、宽带宽的Mach-Zehnder光波导调制器。分析了调制器的脊波导的模式特性,设计了脊波导的结构,并使用BPM软件模拟了脊形波导的光场分布;通过对光场分布的分析,优化了脊形波导的宽度Wg,脊高b,芯层高度H。同时对聚合物调制器的电极进行了优化,包括电极宽度W和电极间距D,使得调制器有较小的导体损耗以及较好的阻抗匹配。并结合了脊波导的结构参数和电极的优化参数,给出了优化结果,它能够使微波的有效折射率与光波的有效折射率达到匹配,从而使带宽达到177 GHz,导体损耗为0.256 9 dB/cm·GHz1/2。
聚合物调制器 脊形波导 有效折射率 特征阻抗 带宽 polymer modulator ridge waveguide effective refraction index the characteristic impedance bandwidth
Author Affiliations
Abstract
Department of Electrical and Computer Engineering and Center for Computation and Technology, Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70803, USA2 Ginzton Laboratory, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA3 Geballe Laboratory of Advanced Materials, Stanford University, Stanford, CA 94305, USAE-mail: gveronis@lsu.edu
We review some of the recent advances in the development of subwavelength plasmonic devices for manipulating light at the nanoscale, drawing examples from our own work in metal-dielectric-metal (MDM) plasmonic waveguide devices. We introduce bends, splitters, and mode converters for MDM waveguides with no additional loss. We also demonstrate that optical gain provides a mechanism for on/off switching in MDM plasmonic waveguides. Highly efficient compact couplers between dielectric waveguides and MDM waveguides are also introduced.
表面等离子体光子学 表面等离子体 模匹配 等效电路 散射矩阵 特征阻抗 130.2790 Guided waves 240.6680 Surface plasmons 260.2110 Electromagnetic optics Chinese Optics Letters
2009, 7(4): 04302
国防科学技术大学,光电科学与工程学院,长沙,410073
计算了折叠型平板Blumlein线平板部分的特征阻抗;对折叠部分的特征阻抗,采用基于单位长度电感和电容概念的方法进行了理论分析,并基于等效能量概念进行了数值计算,两种方法计算得到的特征阻抗值基本一致,而且与平板部分的阻抗值相差不大.使用电磁场模拟软件计算模拟了不同折叠内半径的折叠部分的电场分布,从而确定了最佳折叠半径;采用等效电路分析方法对匹配负载上得到的电压电流波形进行了模拟.设计并制作了折叠半径为10 mm,耐压500 kV,延时100 ns,特征阻抗为4.773 Ω的折叠型平板Blumlein线.在二极管匹配负载上得到幅值为500 kV,脉宽100 ns的电压波形和幅值为50 kA的实验电流波形.结果表明平板部分和折叠部分的特征阻抗的差值对实验波形几乎没有影响.
紧凑型脉冲功率系统 特征阻抗 折叠型平板Blumlein线 Kapton薄膜 电场分布 强激光与粒子束
2007, 19(11): 1931
1 东南大学电子工程系光子学与光通信研究室，江苏 南京 210096
2 东南大学生物医学工程系，江苏 南京 210096
行波电极(Traveling wave electrode，TW)，是目前广泛采用的一种电极结构，可缩短光载波与调制信号的互作用长度，可有效避免分布电容(Contribution capacity，CR)对调制带宽的限制。基于时域法设计、分析了InP／InGaAsP－EAM调制器行波电极，并与实际制作的EAM的行波型TW进行了特征阻抗Zc、损耗系数α对比，结果表明用时域法设计、计算的TW的特征阻抗、损耗系数与实测的结果符合的较好，特征阻抗约为45Ω，在0～20GHz的频率范围，损耗系数α小于4dB／mm。
光电子学 行波电极 时域法 特征阻抗 损耗系数 optoelectronics traveling wave electrode time-domain method characteristic impedance loss factor
1 中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900
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设计了一种用于长脉冲功率源研究的Blumlein型螺旋脉冲形成线.该形成线主要是将铜带绕在绝缘衬筒上形成螺旋形结构,以蓖麻油为介质,匝数为3.5匝每m,充电时间为1 μs,负载为电子束二极管.给出了形成线参数的理论计算公式以及实验研究结果.在300 kV脉冲功率源上得到的脉冲延迟为200 ns,特征阻抗约100 Ω,形成的脉冲半高宽为180 ns,前沿15 ns,平顶宽度150 ns.实验证明该螺旋脉冲形成线结构能够有效地延长形成脉冲的宽度.最后分析了开关电感、充电时间以及螺旋形结构对形成线输出脉冲前沿及平顶畸变的影响.结果表明:较小的主开关电感是形成较陡的脉冲前沿的关键,获得好的脉冲波形应选择适当的充电周期,螺旋形结构容易导致色散产生,需要选取适当的螺旋角.
脉冲功率技术 螺旋脉冲形成线 特征阻抗 脉宽
设计并实现了基于高阻硅RF-MEMS(射频-微机电系统)共面波导传输线(CWP), 并测量和分析了不同偏压下的特征阻抗值.利用部分电容法和保角变换法得到的分析公式确定了特征阻抗为50 Ω的共面波导的几何结构尺寸,采用MEMS准平面加工工艺在高阻硅衬底上实现了2.5 μm厚的金共面波导结构.在施加不同直流偏压的情况下对所设计的共面波导进行了S参数测量.计算了Winkel多项式中所有系数的具体表达式,运用该多项式获得了共面波导的特征阻抗,并与传统的特征阻抗提取方法进行了结果比较.实验数据表明,在中心信号线上施加的直流偏压对S参数的影响很小,而对共面波导特征阻抗的影响较为明显,当施加的直流偏压从0 V变为38 V时,特征阻抗的实部会增加,变化幅度小于1.2 Ω,虚部会减小,变化幅度小于0.8 Ω.
射频 微机电系统 共面波导 特征阻抗
