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光学器件
滕达  赵永哲  王云成  李益强  王凯  
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摘要
提出一种由硅-绝缘体(SOI)结构与涂覆石墨烯层的纳米线(GCNW)构成的低损耗波导结构,采用有限元方法详细研究波导结构中石墨烯等离激元基模传输特性对频率、几何参数、材料参数以及石墨烯化学势的依赖关系。仿真结果表明,该波导中低折射率的SiO2介质层可实现高性能的深度亚波长光约束。得益于低折射率的SiO2介质层和SOI衬底以及石墨烯层的高折射率对比度,可获得极小模场面积的低损耗等离激元模式。所提出的波导结构为高性能和深度亚波长可调谐集成光子器件的设计提供一定的参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0323001-1
光学器件
摘要
针对数据中心互连用波分复用芯片需求,采用折射率差为1.5%的硅基二氧化硅光波导,设计并制备了应用于数据中心发射端的同侧、小型化、低损耗4通道粗波分复用芯片,尺寸为6.6 mm×2.2 mm,最小插入损耗小于2.33 dB,1 dB带宽大于11.35 nm,偏振相关损耗小于0.14 dB,波长精准度偏差小于0.38 nm。完全满足数据中心光互连波分复用芯片商用指标要求。
光子学报
2021, 50(1): 165
激光制造
丁烨  李强  李靖怡  王联甫  杨立军  
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摘要
我国航空、航天等领域的发展推动着全光通信、光信息处理等技术的不断革新。光波导器件作为关键一环,其制备工艺对性能的影响至关重要。超快激光作为一种新型的激光光源,具有极高的能量密度和极短的脉宽,这些特性使得超快激光加工后几乎无热影响区、重铸层等缺陷残留。将超快激光用于制备光波导器件已成为工业界研究的热门领域之一。本文首先阐述了超快激光与常用波导材料的微观作用机理。针对国内外学者利用超快激光制备无源光波导器件的相关研究进行系统综述,详细阐述了光路变换器、功率分配器和波导型透镜等典型无源光波导器件的超快激光制备方法和器件性能;结合当前研究进展和面临的主要问题的分析,对未来超快激光制备无源光波导器件技术的发展方向进行展望。
中国激光
2021, 48(8): 0802020
动态综述
花金平  江 毅  
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摘要
可调谐外腔半导体激光器具有线宽窄、调谐范围宽、单模输出、输出功率高等优良特性, 在白光干涉测量技术、波分复用系统、相干光通信、光纤传感等领域有着广泛的应用。文章首先介绍了可调谐外腔半导体激光器的基本原理以及各种典型外腔结构的调谐机理, 然后根据外腔结构阐述了各种可调谐外腔半导体激光器的最新研究进展, 分析了不同外腔结构的优缺点, 最后对可调谐外腔半导体激光器的不足进行了总结, 展望了其未来发展趋势。
半导体光电
2021, 42(1): 11
光学器件
何润秋  梁国华  刘辉  祝世宁  
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摘要
超材料作为一种突破性的人工设计材料,在电磁波调控领域起到了革命性的作用。变换光学与超材料的结合不仅可以充分发挥超材料的奇妙特性,实现许多神奇的效应,还可以用作光学模拟,展现一些无法直接观测到的宇宙学现象。由于超材料自身结构的局限性,有些电磁参数仍无法通过微结构的调控来实现,这时曲面开始受到人们的关注。曲面结构的波导也可以对电磁波起到调控的作用,更可以突破超材料的一些限制,实现许多新奇的效应。通过介绍南京大学刘辉课题组在曲面结构波导上的一系列工作,展示了曲面波导在各个方向上的奇妙应用,并讨论了曲面波导的应用前景。
光学学报
2021, 41(8): 0823002
集成光学
摘要
设计了一种基于纳米线波导和一维光子晶体纳米梁腔的模分-波分混合解复用器,该器件由波分解复用(WDM)和模分解复用(MDM)两部分组成。其中,波分解复用部分由两个一维光子晶体纳米梁腔构成,模分解复用部分采用硅基纳米线波导结构。利用三维时域有限差分法,计算分析了该混合解复用器的性能参数。结果表明,该器件可以在波长1570.0 nm和1573.2 nm处实现基模(TE0)和一阶模(TE1)四个信道的解复用功能,插入损耗小于0.37 dB,信道串扰小于-18.4 dB,自由光谱范围可以达到400 nm。该混合解复用器可以应用于模分-粗波分复用系统中。
光学学报
2021, 41(4): 0413001
光谱学
靳伟  鲍海泓  齐云  赵焱  [ ... ]赵鹏程  高寿飞  何海律  
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摘要
微纳结构光纤光谱学是指以空芯微结构或微纳光纤为样品池,光和物质在纤芯内部或表面进行相互作用的光谱学技术。本文回顾空芯和微纳光纤导光的基本原理,介绍气体、液体样品池构建的理论和方法,综述基于光谱吸收、光热、光声、荧光、拉曼等效应的微纳结构光纤光谱学的最新进展及今后可能的发展方向。微纳结构光纤对光场的束缚能力强、模场能量在空气中的比例高,可实现光和物质在其中的高效、长距离相互作用。微纳结构光纤样品池的采用,可提升传统光谱学系统的性能或构建新型的光谱学系统;应用传输光纤与其他光学元器件进行柔性连接,可促进光谱学仪器和传感器的小型化和实用化。
光学学报
2021, 41(1): 0130002
Reviews
摘要
Integrated photonics is attracting considerable attention and has found many applications in both classical and quantum optics, fulfilling the requirements for the ever-growing complexity in modern optical experiments and big data communication. Femtosecond (fs) laser direct writing (FLDW) is an acknowledged technique for producing waveguides (WGs) in transparent glass that have been used to construct complex integrated photonic devices. FLDW possesses unique features, such as three-dimensional fabrication geometry, rapid prototyping, and single step fabrication, which are important for integrated communication devices and quantum photonic and astrophotonic technologies. To fully take advantage of FLDW, considerable efforts have been made to produce WGs over a large depth with low propagation loss, coupling loss, bend loss, and highly symmetrical mode field. We summarize the improved techniques as well as the mechanisms for writing high-performance WGs with controllable morphology of cross-section, highly symmetrical mode field, low loss, and high processing uniformity and efficiency, and discuss the recent progress of WGs in photonic integrated devices for communication, topological physics, quantum information processing, and astrophotonics. Prospective challenges and future research directions in this field are also pointed out.
Advanced Photonics
2021, 3(2): 024002
Early Posting
Xu Shaofu  Zou Weiwen  
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摘要
We propose an optical tensor core (OTC) architecture for neural network training. The key computational components of the OTC are the arrayed optical dot-product units (DPUs). The homodyne-detection-based DPUs can conduct the essential computational work of neural network training, i.e. matrix-matrix multiplication. The dual-layer waveguide topology is adopted to feed data into these dot-product units with ultra-low insertion loss and cross talk. Therefore, the OTC architecture allows a large-scale dot-product array and can be integrated into a photonic chip. The feasibility of the OTC and its effectiveness on neural network training is verified with numerical simulations.
Chinese Optics Letters
2021, 19(8):
Early Posting
摘要
Optical channel waveguides with depressed cladding configurations have been produced in Nd,Gd:CaF2 laser crystals by using ultrafast laser inscription. Waveguide properties are investigated in terms of guiding behaviors and localized laser-induced lattice damages. Under optical pump of 808 nm light, continuous-wave waveguide lasing at 1.06 μm is achieved, with a single-mode operation and a minimum lasing threshold of 98.8 mW. Furthermore, the visible emissions of Nd3+ with short wavelengths ranging from 415 nm to 550 nm and long wavelengths from 550 nm to 625 nm are observed upon 808 nm laser excitation via the up-converted process. The intensity ratios of two wavelength ranges are proved to be tunable through changing the pumping polarizations.
Chinese Optics Letters
2021, 19(8):
00 11