基于高斯光束的绝缘体上硅平面光波导的耦合效率研究

利用梯度折射率(GRIN)介质对高斯光束在出射端面聚焦的特性,研究了对称GRIN介质中单模SOI平面波导的耦合效率特性。对于同一入射波长而言,TM波的耦合效率较大;对于1 550 nm的通信波长而言,使TE和TM偏振光的耦合效率恰好相同的最佳耦合条件为α=0.25μm-1,Δx=0,θ=0°,且耦合效率均为84.1%。     

AR显示系统中基于叠加光栅结构光波导的视场角优化

增强现实(AR)技术的应用前景广泛,但现阶段受技术水平限制,所制造的AR眼镜的视场角普遍较小,限制了AR眼镜在日常生活中的应用.为扩大视场角,根据Kogelnik耦合波理论,提出了一种将光栅矢量与介质表面法线方向夹角分别为14.5°,24.0°,35.0°,厚度均为4μm,周期为182 nm的3个全息光栅叠加在一起的结构波导光学设计.通过计算得出此结构具有50.0°左右的视场角.这种结构能让AR眼镜有更大的视野,用户因此能获得更好的体验感.     

亚波长光栅的零级反射特性研究

从严格耦合波衍射理论出发,在不同入射角、方位角和光栅参数下的情况,计算了矩形亚波长光栅零级反射效率随入射光波长的变化.通过计算结果,找出相对合理的光栅参数,使得当入射光的入射角或方位角发生变化时,光栅反射出不同波段的光,即反射出不同颜色的光.这些研究可应用于防伪技术,为设计和制作防伪光栅提供了设计依据.     

对位相全息光栅折射率调制度的估算

从讨论全息光栅理论出发,推导出位相型全息光栅折射率调制度、平均折射率、乳胶厚度和消隐角之间的关系,从而找到了估算位相型全息折射率调制度的一种新方法.理论分析得知衍射效率η与曝光量E的关系主要取决于全息光栅折射率调制度n1.同时,在波长为632.8nm,参、物光夹角为40°,参物之比为11的情况下,利用KT-D干板获得无吸收调制的位相全息光栅,测得相应的相对衍射效率和Bragg角偏移Δφ的关系曲线,并对其结果进行具体分析.图3,参5.     

基于双面金属包覆波导的磁流体折射率研究

基于厚度达到毫米量级的双面金属包覆波导,采用波长为785nm的激光入射到该波导金属耦合层上,激发波导中的超高阶导模,在波导正上方放置固定磁钢。在穿过波导中心的平行磁场作用下,选择合适的三个连续的导膜角,测定液体膜的折射率,得到磁流体折射率与磁感应强度大小的关系。     

基于光栅耦合悬空薄膜波导的折射率传感器

提出了一种纳米光栅耦合悬空薄膜波导液体折射率传感器件设计方案.纳米光栅位于悬空薄膜波导上表面,被分析液体位于波导下表面.这种薄膜波导将光栅和被分析液体分离开的传感方案,避免了液体与纳米光栅的接触导致其衍射效率下降的问题,同时增加了被分析液体与波导的接触面积,从而增强器件的传感性能.本文首先采用数值模拟方法分析器件各个参数对其传感性能的影响.分析表明,当波导模式越靠近瑞利反常波长时,器件灵敏度越高.然后实验采用3D双光子光刻技术在悬空氮化硅薄膜波导上制备光刻胶纳米光栅.最后通过自搭建光纤光谱测试系统对器件传感性能进行表征,验证了设计方案的可行性.     

飞秒脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性分析

由Kogelnik单色衍射效率公式推导出了飞秒激光脉冲光在弱耦合情况下的衍射效率频谱,分析了飞秒激光脉冲通过体全息光栅弱耦合衍射特性。衍射光的频谱分布与读出飞秒脉冲的宽度Δτ、体全息光栅的周期Λ,厚度d以及晶体折射率调制度Δn0有密切关系。通过控制光栅的写入和读出过程,选择适当的参量数值,可以得到不同衍射强度和不同频率成分的衍射光。对于研究飞秒脉冲光通过光折变光栅传播特性以及飞秒超短脉冲用于光学信息处理有应用意义。     

透射式位相光栅矢量衍射特性的实验研究

实验研究了透射式全息位相光栅的矢量衍射特性,实验结果表明当光栅常数接近或小于入射波长时,等光强的P、S偏振光入射,其各级衍射光强明显不同.经分析得知这种偏振依赖是由两方面的因素引起:玻璃基底的影响和光栅本身的矢量衍射特性所致.用时域有限差分方法(FDTD)模拟了光与位相光栅的相互作用,结果表明光栅本身的偏振依赖是由矢量衍射中P、S偏振光在光栅中形成的相对位相延迟不同引起的.     

一维金属透射光栅的衍射偏振特性的研究

用时域有限差分法(FDTD)和傅里叶变换分别计算了TE、TM波入射时,一维金属光栅的夫琅和费衍射场分布,计算结果表明,当光栅常数小至波长量级时,衍射场明显与光的偏振态有关,而且衍射场分布与光栅周期和缝宽有关,标量衍射中的缺级现象消失.另外,在光栅常数大于波长量级的情况下,如果光栅的缝宽或不透明部分的尺寸接近波长量级时,衍射场也出现明显的偏振相关性.     

用二维全息光栅制作光学时钟分布中的全息光学元件

提出了用二维全息光栅制作自由空间光学时钟分布中的全息光学元件的方法.实验中采用类似于马赫 泽德干涉仪的光路;其中,物光为二维光栅中间的9个衍射级.分析了二维光栅各衍射级的衍射效率、位置及各衍射级之间的间距.初步实验得到了可产生二维3×3输出端的全息光学元件.理论分析表明,该全息光学元件可适用于3×3光敏面半径大于10μm的光探测器阵列.     

Cr:KNSBN光折变晶体的非线性特性

实验利用非同时读出的方法,采用两波耦合实验装置,研究了e偏振光写入情况下,Cr:KNSBN光折变晶体两波耦合写入体光栅的衍射效率与响应时间随写入光各参数的变化关系,并对实验结果进行了理论模拟.结果表明,当写入光夹角在10°~25°范围内时,衍射效率达20%以上;在写入光总光强为0.04 W/cm2,写入光光强比为0.33,两束光夹角为12°时,响应时间为5.3 s.     

非线性导波光栅耦合

讨论了存在三阶非线性克尔效应的波导中光栅耦合区导波所满足的耦合模方程以及解析解，分析非线性效应及光栅辐射衰减两因素对导波场分布、光栅耦合效率和非线性位相等的作用．据此提出非线性耦合光栅的设计特点．     

透射型亚波长二元闪耀光栅的数值模拟与分析

使用OptiFDTD对透射型亚波长二元闪耀光栅的透射场进行了数值模拟;使用FFT方法对电磁场分量进行分析,得到其各个级次的能量分布,进而分析了亚波长结构二元光栅的各个参数对衍射性能的影响。分析结果证实:透射型亚波长二元闪耀光栅可将正入射的TE波闪耀到 1级,且等分数对衍射角影响很小。给定波长,其设计主要由光栅周期、光栅材料折射率和等分数这3个参数决定。     

塑料相位光栅型波分复用/解复用器的设计

采用模压成型的塑料相位光栅作为波分复用/解复用器的分光元件,根据矩形相位光栅衍射公式,理论分析和仿真其衍射效率和信道分离情况.研究结果表明:对于一定刻槽深度的塑料相位光栅,+1级衍射效率和入射角的关系与理论分析结果一致,即对于采用的波长分别为575,625,675nm的入射光,当刻槽深度为200nm时,+1级衍射效率最大值所对应的入射角为25°左右,此时衍射效率理论值最大可达0.79;信道间隔为50nm时,从探测器观察其光斑间隔为230μm左右,大于光纤直径(200μm),能有效实现光波分离,可应用于塑料光纤波分复用系统.     

Antireflective characteristics of hemispherical grid grating

Subwavelength surface-relief gratings whose periods are smaller than incident wavelength have antireflective characteristics[1―4]. People could etch the surface of an optical element or a substrate to fabricate subwavelength surface relief grating to acquire low reflectivity; therefore, the grating could take the place of conventional optical thin films. Because the material of the surface relief grat-ing is the same as its substrate, the stability of the grating is better than that of the co…     

波导端口对氟化聚酰亚胺AWG性能影响分析

为降低基于氟化聚酰亚胺AWG(Arrayed Waveguide Grating )波分复用器的损耗, 指导AWG器件的实验制备, 使其满足通信系统低损耗的需求, 分析了波导端口对氟化聚酰亚胺AWG波分复用器的性能影响, 并对器件的结构做出针对性的优化。进一步研究了阵列波导光栅输入/输出波导的衍射损耗、 阵列波导的衍射损耗以及衍射效率对器件衍射特性的影响。研究结果表明, 波导端口孔径的优化可使衍射效率提高到接近100%。     

向列相液晶中相位光栅光束耦合特性

为了研究向列相液晶中相位光栅光束耦合特性,从理论上分析了相位光栅的光束耦合和衍射规律,采用掺杂C60垂直排列的向列相液晶(5CB),厚度为20μm的样品,进行二波耦合(TBC)实验,研究动态衍射和光束放大特性。结果表明:相位光栅的衍射强度分布呈现明显不对称。根据取向光折变效应表面电荷调制机制和电场作用下的Carr-Helfrich效应对此现象给出定性解释,认为非对称光强分布来自于样品中产生的非对称相位光栅。液晶中非正弦调制的空间电荷场产生了非对称相位光栅。     

体光折变栅的高阶衍射

本文探讨了在光折变晶体写入体相位栅产生高阶衍射的物理机制，在光栅的写入过程中，振幅和位相耦合分别引起光栅振幅和位相的不均匀，这两种不均匀性导致光栅波矢的附加横向分量，后者可有效地补偿高阶衍射的波矢失配，同时一旦高阶衍射在晶体表面出现，具有高增益值的光折变值晶体通过多波耦合将保证它随传播距离增长，这是在光折变晶体中形成高阶衍射光束的重要原因。     

阵列波导光栅波分复用器计算机辅助分析系统

介绍一个阵列波导光栅(AWG)计算机辅助分析系统AWGCAD, 其主要由波导有效折射率分析模块、 参数相关分析模块、 波导弯曲损耗分析模块、 波导耦合间距分析模块等部分组成. 该软件可以对AWG器件进行参数优化、 结构设计、 特性分析和版图设计.