光波导

摘要： 为了提高偏振分束器的消光比,利用混合等离子体波导和条形介质波导之间的非对称定向耦合特性,设计了由两个尺寸不同的硅波导和一个中间输入混合等离子体波导组成的偏振分束器,采用三维时域有限差分法对偏振分束器的结构和性能进行优化。实验结果表明:混合等离子体波导中TE和TM模式的双折射率对比通过介质加载波导增强,可获得超紧凑的结构,实验耦合长度仅有4.6μm;在1.55μm的中心波长处,TE模式的偏振消光比为-38.9 dB,插入损耗为0.5 dB,TM模式的消光比为-34.7 dB,插入损耗为0.45 dB,设计的偏振分束器具有高消光比;在波导制作公差范围内,模式的插入损耗小于2.8 dB,消光比低于-22.5 dB。

摘要： 飞秒激光直写是一种无掩模、高效、灵活的三维加工技术,可以对材料实现微纳米级加工,已经成为应用最广泛的材料精密加工技术之一。基于光波导的微纳光子器件(如分束器、频率转换器和电光调制器等),不但可以保持块体材料本身的优异特性,还能极大提高器件的性能和集成度,具有块体材料器件所不具备的特点和优势。因此,对集成光波导和光波导器件的研究,一直是集成光学和现代光通信领域的研究热点。利用光场调控技术,对传统的飞秒激光高斯光束进行整形,能够大幅度提升波导加工效率和质量。本文从光束整形出发,综述了整形飞秒激光直写光波导的最新研究进展,并对潜在的几个研究方向进行了展望。

摘要： 为了设计一种高灵敏度、稳定性好、测试简便的光学加速度计,选择了对光源稳定性要求低、抗噪能力强的波长调制检测模块。基于建立的光学模型,分析了活动光栅数、光栅间距和光栅厚度等主要影响因素。根据透射光谱的变化规律,获得了满足加速度计需求的模型尺寸和结构。结合微细加工条件,设计出加速度计的微机械结构。经仿真计算,传感器的机械灵敏度为3.83μm/g,光学检测灵敏度为0.52μm/g,分辨率为19×10^(–6) g,谐响应频率为471 Hz。提出的高分辨率加速度计适用于强磁场、远程遥控等环境中的振动监测。

摘要： 本文对刻蚀用掩膜、气体,以及气体总流量、ICP/RIE功率、反应室压力等工艺参数对刻蚀速率、刻蚀面粗糙度、脊波导侧壁角度的影响进行了研究,制备出粗糙度RMS值为1.90nm,深度为349nm,侧壁角度为75°的LNOI脊型波导。

摘要： 液晶光波导的本征模场分析是其器件设计的基础与理论支撑,模场分析的准确度直接影响到液晶光波导器件性能的好坏。为了准确分析液晶光波导中本征模场分量间的关系,我们执行了以下步骤。首先,根据麦克斯韦方程组推导出向列相液晶的磁场耦合方程,然后得出非寻常光波本征模式的磁场分量间比值与指向矢旋转角间的定量关系,并利用OptiBPM13.1进行数值仿真。仿真结果验证了场分量间比值与指向矢旋转角的正切函数互为相反数这一定量关系。根据这一关系,可通过改变外加电压来控制液晶光波导中本征模场的横向磁场分量间的相对数量级,进而实现非寻常光波所激励的偏振模式的转换。这一规律有助于推动基于液晶光波导的偏振旋转器和模式转换器的研究。

摘要： 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1000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。

摘要： 为解决光波导器件耦合效率低、难以实现的问题,本文开展了集成光波导耦合技术的研究,设计了一种均匀光栅耦合器,采用时域有限差分法对光栅耦合器进行了仿真和优化。计算结果:光栅耦合器在耦合角度 = 20˚,刻蚀宽度w = 300 nm,刻蚀深度e = 70 nm,周期p = 660 nm时,该种光栅耦合器耦合效率达到57.2%。本文工作可为光栅耦合器的设计提供参考。

摘要： 为了准确计算液晶光波导中的模式,推导出了非对称锚定面内开关平板液晶光波导中横电模式的色散方程。进行了模式的求解,并与仅适用于均匀各向同性材料的传统色散方程得出的结果进行了比较。结果显示,传统色散方程得出的每一个模式的有效折射率都比本文方程的求解结果更大,且该偏差随模式阶数的增加而变得更加严重。在本文的例子中,基模、阶模、2阶模对应的最大偏差分别占液晶双折射的7.8%,17.8%,26.3%,这表明液晶指向矢的渐变特性对有效折射率解有不容忽视的影响。因此,相较于传统色散方程的不足,本文提出的色散方程能更有效地分析液晶光波导中的模式。最后,通过与已有的数值结果进行比较验证了本文提出的色散方程的有效性与准确性。

摘要： 为了更准确地分析基于液晶光波导的电控偏振旋转器的偏振转换长度和偏振转换效率,研究了向列相液晶场致重新取向的渐变特性。首先,根据液晶磁场耦合方程组得出的本征值方程构建偏振转换长度与外加电压的对应关系。然后通过对电场传输方程进行横向有限差分离散得到了交替方向隐式束传播法迭代方程组的显式表达,用于求解液晶光波导中的传播场,进而计算偏振转换效率。最后,通过仿真实验求解了本征模式以及传播场,进而分析液晶指向矢的渐变特性对偏振转换长度和偏振转换效率的影响。结果表明,液晶指向矢的渐变对偏振转换长度的影响可以忽略,但其得出的最大偏振转换效率相较于液晶重新取向均匀的求解结果低大约20%。这一结果将为基于液晶光波导的电控偏振旋转器的实际开发提供理论参考。

摘要： 近日,国内首个井下光波导AR(增强现实)眼镜在国家能源集团乌海能源公司投入使用。2021年5月,乌海能源公司启动了5G+XR技术在智慧矿山领域的研究与应用课题。经过联合攻关,目前,该课题成果分别在老石旦煤矿和选煤厂进行井下AR和地面MR(混合现实)应用。据了解,AR眼镜在防水、防尘、防噪音、信号处理等方面都表现良好,可用于井下视频数据处理、虚实结合的三维展示、实时音频视频通话,实现长时间连续使用。

摘要： 传统的电容式电场传感器由于含有金属的电极和外壳,会对待测电场产生较大的影响.新型的光电集成电场传感器利用晶体的电光效应,体积小且基本不含金属,对场源的干扰小,有利于减小测量误差.另外,光电集成传感器用光纤传递信号,基本不受外界电磁环境干扰.本文主要对基于光波导的光电集成电场测量原理进行了分析,介绍了其结构实现,给出了其天线电极主要参数,并分析了传感器灵敏度、最大测量范围与关键参数关系.同时搭建了传感器性能测试装置,对500V/m～3000V/m工频电场进行了测量.

摘要： 光波导环形谐振腔由直波导、环形波导及祸合器构成。环形谐振腔对输入光波长具有一定的选择性，且谐振波长对温度、应变具有强烈的敏感性，己广泛应用于光信号处理器件及高精度温度传感器和压力、位移及其它传感器。光波导环形谐振腔的制备材料目前主要包括Si,SiO2、聚合物及其它材料等。与其它材料相比，聚合物材料光波导环形谐振腔具有易大批量制备、低成本、容易实现热光调控或电光调控等独特优势，具有广泛的应用前景及重要的科研价值。然而，不同的应用领域对环形谐振腔的结构尺寸也有不同的要求。为了满足不同的功能需求，就需要研制出不同尺寸的聚合物环形谐振腔。本文在目前直径为微米或毫米级聚合物光波导环形谐振腔的基础上研制了直径为厘米级的高性能聚合物光波导环形谐振腔，具有重要的意义与应用价值。rn 本文首先介绍了厘米级聚合物环形谐振腔的制备工艺并制备出了直径为厘米级的聚合物环形谐振腔。然后，搭建了测试平台并对谐振腔分别进行了632.8nm及1549.9~1550.1nm波段的通光测试。测试结果显示:红光可以在制备出的聚合物环形谐振腔内实现整周传输。

摘要： 单模光纤与光波导的对接耦合效率直接影响到集成光学器件的插入损耗和整体性能,是集成光学器件从实验室走向实用化的关键技术之一.本文在分析对接耦合的种类和影响耦合损耗的主要因素的基础上,通过数值算法模拟了几种结构波导与单模光纤的对接耦合,并进行优化,为进一步实验制备提供有效模型。

摘要： 本文通过调研各种国际领先的工程技术方案,介绍了增强现实型近眼显示系统的基本原理与发展方向;根据核心光学系统的区别,讨论了投影式、自由曲面棱镜式、自由空间反射式、光波导式等主流增强现实型近眼显示器的光学技术途径的差异;分析了该类型系统在测发控、战机火控、单兵作战、航天任务以及潜水导航等军事领域的应用前景.

摘要： MicroRNA(miRNA)是一类细胞或组织内生、长度约为19-24核苷酸的非编码单链RNA分子,其表达水平及异常行为与多种疾病如癌症等密切相关.在癌症的诊疗过程中,miRNA浓度是一个重要的生物指标,肿瘤细胞、组织以及肿瘤病人血液中miRNA的高灵敏、可视化监测受到了广泛关注.因此结合CHA循环放大策略以及表面浓缩富集效应，设计并构筑了基于单根聚二乙炔微米管光波导的新型生物传感器用于血液中miRNA-21高灵敏、高选择性检测。该方法便捷、经济可行，普适性强，修饰不同序列结构的DNA，可用于检测不同序列结构的miRNA目标分子。未来将优化DNA的回路及微米管的结构设计，进一步提高检测的灵敏度及对复杂生物环境的抗干扰能力，并应用于癌症的早期筛查和早期诊断中。

摘要： 光互连是计算机系统结构领域中新兴的一种互连技术.与传统的电互连网络相比,光互连网络具有低能耗、低延迟和高带宽等优点.光交换阵列是光互连网络中的核心部件,决定着光互联网络的整体性能.以微环谐振器和光波导为研究基础,提出了一种4×4规模的"蟹"型光交换阵列结构.与crossbar结构相比较,"蟹"型结构在实现相同功能的前提下有效地减小了硬件开销和插入损耗,提高了阵列的整体性能.对该阵列的可扩展性进行了研究,提出了一种可用的扩展方法.

摘要： 纳米尺度磁流体在磁场作用下会引起磁场方向的成链效应，利用这个成链过程建立的磁场开关时间通常为秒数量级。本文利用空芯金属包覆波导研究了纳米尺度磁流体在波导中的自捕获效应。

摘要： 本文提出了一种新型液晶调控嵌入式毫米波微带-波导转换结构.该转换结构解决了液晶毫米波器件设计过程中面临的偏压信号电隔离、液晶器件密闭封装、平面集成化等问题.仿真结果表明,液晶分子偏转过程中,在30～42GHz频带范围内该结构插入损耗均小于1dB,回波损耗均优于10dB,相对带宽达到了30％.本研究对液晶材料在可重构微波器件领域的推广具有重要意义.

摘要： 本文提出了一种新型液晶调控嵌入式毫米波微带-波导转换结构.该转换结构解决了液晶毫米波器件设计过程中面临的偏压信号电隔离、液晶器件密闭封装、平面集成化等问题.仿真结果表明,液晶分子偏转过程中,在30～42GHz频带范围内该结构插入损耗均小于1dB,回波损耗均优于10dB,相对带宽达到了30％.本研究对液晶材料在可重构微波器件领域的推广具有重要意义.

摘要： 本文提出了一种新型液晶调控嵌入式毫米波微带-波导转换结构.该转换结构解决了液晶毫米波器件设计过程中面临的偏压信号电隔离、液晶器件密闭封装、平面集成化等问题.仿真结果表明,液晶分子偏转过程中,在30～42GHz频带范围内该结构插入损耗均小于1dB,回波损耗均优于10dB,相对带宽达到了30％.本研究对液晶材料在可重构微波器件领域的推广具有重要意义.

摘要： 本发明涉及一种光波导用干膜，该光波导用干膜具有载体基材(A)、能够通过活性能量线或热来固化的光波导用树脂层(B)以及保护膜(C)，其特征在于：保护膜(C)的与光波导用树脂层(B)接触的面是粗化面。

摘要： 一种光波导用感光性环氧树脂组合物，其含有下述(A)～(E)成分，且相对于其环氧树脂总量，各成分的比率为特定的范围。因此，涂覆性、图案化分辨率、辊对辊工艺适应性等优异，并且变得具有高透明性、耐热性。其中，(A)为甲酚酚醛清漆型多官能环氧树脂，其不包括下述(C)成分和(D)成分的含芴骨架的环氧树脂。(B)为双酚A型固体环氧树脂。(C)为含芴骨架的固体环氧树脂。(D)为含芴骨架的液态环氧树脂。(E)为阳离子固化引发剂。

摘要： 一种光波导器件包括转换入射光波长和发射转换光的波导层。在该波导层中，设置脊形波导和条形波导，该条形波导形成在脊形波导的两侧，且在条形波导和脊形波导之间插入凹槽部分。该波导层满足入射光的多模条件，并且在脊形波导中传播的光是单模。

摘要： 使光波导用组合物固化成片状而得到固化物。该固化物的对于波长450nm的光线的换算成50μm厚度的光线透射率、与将固化物在175°C的大气中保持40小时后的光线透射率之差为15％以下。

摘要： 本发明是含有树脂成分和光产酸剂的光波导用感光性树脂组合物。而且，所述光波导用感光性树脂组合物中，上述树脂成分由包含芳香族环氧树脂和脂肪族环氧树脂这两者的环氧树脂成分构成，且上述芳香族环氧树脂为环氧树脂成分整体的55重量％以上且低于80重量％，脂肪族环氧树脂为环氧树脂成分整体的超过20重量％且45重量％以下。因此，在使用本发明的光波导用感光性树脂组合物而形成例如光波导的芯层时，能够形成维持良好的辊对辊(R‑to‑R)适应性和高分辨率图案形成性能，并且具有良好的低粘着性，且也具备高透明性的光波导的芯层。

摘要： 本发明涉及一种光波导用干膜，该光波导用干膜具有载体基材(A)、能够通过活性能量线或热来固化的光波导用树脂层(B)以及保护膜(C)，其特征在于：保护膜(C)的与光波导用树脂层(B)接触的面是粗化面。

摘要： 一种光波导用感光性环氧树脂组合物，其含有下述(A)～(E)成分，且相对于其环氧树脂总量，各成分的比率为特定的范围。因此，涂覆性、图案化分辨率、辊对辊工艺适应性等优异，并且变得具有高透明性、耐热性。其中，(A)为甲酚酚醛清漆型多官能环氧树脂，其不包括下述(C)成分和(D)成分的含芴骨架的环氧树脂。(B)为双酚A型固体环氧树脂。(C)为含芴骨架的固体环氧树脂。(D)为含芴骨架的液态环氧树脂。(E)为阳离子固化引发剂。

摘要： 本发明的目的在于提供与光元件进行光耦合时的光耦合损失小、能够进行高品质的光通信的光波导，能够高效地制造该光波导的光波导的制造方法，具备上述光波导且能够进行高品质的光通信的光波导模块，能够高效地制造该光波导模块的光波导模块的制造方法以及电子设备。一种光波导，其特征在于，具有：芯部，以覆盖上述芯部的侧面的方式设置的包覆部，设置在上述芯部的中途或延长线上的并将上述芯部的光路向上述包覆部的外部转换的光路转换部，和设置在上述包覆部的表面中至少介由上述光路转换部与上述芯部进行光学连接的部位的、通过使上述表面局部地突出或凹入而形成的透镜。

摘要： 本发明的光波导用膜，具有在同一层内沿X方向并列而配置的多个芯部，以及覆盖这些芯部的各个侧面并且由具有低于芯部的光折射率的树脂构成的包覆部。在该光波导用膜中，芯部中在垂直于X方向的Y方向上相邻的芯部间的间隔，在光波导区域整体中的至少一部分区域中沿着X方向进行变化。由此，即使构成光波导用膜的树脂材料发生收缩，通过选择在Y方向上切断该光波导用膜的位置，可使端面中波导间隔调整为所需间隔。

摘要： 一种光波导器件包括转换入射光波长和发射转换光的波导层。在该波导层中，设置脊形波导和条形波导，该条形波导形成在脊形波导的两侧，且在条形波导和脊形波导之间插入凹槽部分。该波导层满足入射光的多模条件，并且在脊形波导中传播的光是单模。