基于二维光栅的四通道完全垂直光学接口

作为单模光纤与硅基光电子芯片之间的光耦合接口,光栅耦合器具有强对准容差能力、可随意放置以及晶圆级测试能力等一系列优点,因此被广泛应用于硅基光耦合和光封装.然而为了减小二次反射,传统光栅耦合器通常设计为具有一定光耦合倾角,这个耦合倾角会给测试和封装带来不便.完全垂直光栅耦合器可以避免在光学封装中用到昂贵的角度抛光工艺,这个优点使得它们在多核芯光纤和光纤阵列的耦合应用中非常具有吸引力.本文提出并实验验证了一种基于二维光栅和四通道波导设计的完全垂直光耦合接口,器件仿真耦合效率最高可达54%,耦合中心波长在1555nm附近,向上的光反射损耗为14%(-8.5dB).为了实验验证器件功能,我们基于CMOS兼容工艺对器件进行了加工制造,器件光学输入为四通道垂直耦合二维光栅,通过两个1×2MMI光学合束器将四个通道合为两输出通道并通过光栅耦合器输出.器件实验测试结果显示器件总耦合效率可达40%(单端输出耦合损耗为-7dB),同时我们还测试了具有臂长差的器件,光谱呈现出较强的干涉波形,这说明器件具有类马赫曾德干涉仪的性质,有望在电光调制和光学滤波等领域获得应用.     

窄带高隔离度光纤光栅反射滤波器的理论分析

利用光振幅传输矩阵和耦合模理论 .对光纤方向耦合器各臂中都含有光纤光栅的模型特性进行了理论分析 ,导出了模型任意一个端口作为光输入口时 ,四端口的光场输出解析表达式 .在此基础上 ,提出了一种窄带高隔离度光纤光栅反射滤波器的理论模型 ,分析了该模型的特性与其结构参数之间的关系 ,并给出了模型结构的理论参数     

近红外铌酸锂光栅耦合器耦合效率优化研究

提出了一种基于铌酸锂导模结构的高效光栅耦合器设计方案及其优化的光学激发配置.利用有限时域差分算法对光栅耦合器的耦合效果进行了数值分析;主要研究了光栅周期、光栅占空比、二氧化硅隔离层厚度,以及入射光的偏振和角度对光栅耦合效率的影响;对在共振波长和非共振波长处空间光传播电场图像进行了模拟.理论仿真结果显示,在光栅周期为650 nm、光栅占空比为0.3、刻蚀深度为130 nm时,利用横磁(transverse magnetic,TM)偏振光沿光栅法线夹角17°方向入射,可获得优化的光栅耦合效率～38%,从而有效地将空间光耦合进入铌酸锂亚波长波导薄膜中,这对铌酸锂微纳光栅耦合器的设计和性能应用有借鉴和参考价值.     

基于光纤熔融拉锥过耦合器和光纤光栅的振动检测研究

介绍了一种用光纤光栅（FBG）作为传感器,以光纤过耦合器作为斜坡滤波器检测振动信号的方法,并给出了光纤过耦合器的输出特性和光谱;通过对光纤过耦合器两路输出光功率的计算,得出在过耦合器一段单调周期内计算结果与波长具有很好的线性关系,同时也阐明了可以根据功率的变化来检测振动信号。设计了一套用于检测振动信号的解调系统,通过实验证明该系统在正弦激励下具有较好的响应。     

光纤耦合器的光功率分配精确校正

以3端口光纤耦合器(分路器)为例分析讨论了光纤耦合器的光功率分配精确校正方法,该思想方法可用于其他类型光耦合器及其他光器件的校正.     

光纤光栅耦合模反射和透射功率的研究

从Ｍａｘｗｅｌ理论出发,给出最一般的耦合方程,在此基础上,通过一系列近似简化得出光纤光栅耦合模方程。在解耦合模方程的过程中,推导出同方向和正反方向两种情形耦合模式光功率表达式,并进一步阐述了模式之间的光功率沿着光纤方向发生转换。     

高速光耦合器的设计要点及应用

本文讨论了高速光耦合器的设计要点、特性及其应用。     

光子晶体光纤及在光纤光栅中的应用

从光子晶体光纤(PCF)与普通光纤在光纤结构上的差异出发,简要分析了PCF的导光原理与单模特性,探讨了基于PCF的光纤光栅的稳定性,基于聚合物填充多孔光纤的长周期光纤光栅的温度调谐性能,以及纯结构性非光敏纤芯长周期光子晶体光纤光栅的原理,从一个方面说明了光子晶体光纤的潜在应用。     

光子晶体波导耦合器的选频特性的研究

本文利用时域有限差分法(FDTD)和平面波展开法(PWM)设计了一种平板状三通道的光子晶体波导耦合器,使每一个输出通道仅通过一个波长,在1550nm附近,可实现多波长分路输出选择,输出波长的通道间距为31nm,且输出峰值尖锐,频率间的隔离度高,选频性能更加优越的优点,可应用于波分复用(WDM)系统中的分频、选频、滤波和波长增删、波分复用/解复用器等方面。     

以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器的设计

设计了以光子晶体光纤为基质的1550nm波段的双芯光纤耦合器。耦合器双纤芯间距为4μm,空气孔孔径为1μm,孔间距为2μm,一个周期的耦合区长度为900μm。数值计算了光场在该光纤耦合器中的模场演化情况。数值计算结果表明,以光子晶体光纤为基质的光纤耦合器实现了常规光纤耦合器的功能。     

高衍射效率金属介质膜光栅的设计及性能分析

基于严格耦合波理论,分析了金属介质膜光栅的衍射性能,以-1级衍射效率为评价函数,研究了表面浮雕结构分别为HfO2和Si O2材料的金属介质膜光栅,获得衍射效率优于99%的结构参数。数值计算表明,当顶层光栅结构为HfO2和Si O2的槽深分别为80nm和225 nm时,在1 053 nm处获得接近100%的衍射效率。     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

用铝合金中间层连接Si_3N_4和低碳钢

利用Thermorestor-W焊接热模拟试验机,采用适当的焊接参数和工艺,能够用铝合金中间层固相扩散连接Si_3N_4和低碳钢。在连接温度下,铝合金Si_3N_4进入孔洞中形成机械连接,而铝合金与Si_3N_4连接的主要机理是铝与Si_3N_4发生固相反应生成AlN。当温度大于530℃时,铝合金/Si_3N_4界面Al,Si扩散层厚度基本上不随温度升高而变化。Si_3N_4/铝合金/低碳钢接头的剪切强度取决于铝合金/钢界面强度,且随扩散连接温度上升而增加。     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

低硅高铁烧结矿矿物组成及显微结构特征

采用X射线衍射、光学显微镜和扫描电镜对五种试样烧结矿进行了研究,提出了以冀东地区铁精粉为主要原料的低硅高铁烧结矿的矿物组成和显微结构特征。研究发现,其矿物组成主要有磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙和少量硅酸二钙、玻璃质,其中磁铁矿多呈他形,结晶粒度细小,赤铁矿主要以自形晶和少量的他形晶存在,铁酸钙多以柱状和针状形态存在。显微结构主要为交织结构和交织熔蚀结构,其中交织结构的冶金性能好,交织熔蚀结构冶金性能较差。在低硅条件下,以冀东型铁精粉为主要烧结原料的烧结矿的适宜碱度为2.2。     

低硅高铁烧结矿矿物组成及显微结构特征

采用X射线衍射、光学显微镜和扫描电镜对五种试样烧结矿进行了研究,提出了以冀东地区铁精粉为主要原料的低硅高铁烧结矿的矿物组成和显微结构特征.研究发现,其矿物组成主要有磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙和少量硅酸二钙、玻璃质,其中磁铁矿多呈他形,结晶粒度细小,赤铁矿主要以自形晶和少量的他形晶存在,铁酸钙多以柱状和针状形态存在.显微结构主要为交织结构和交织熔蚀结构,其中交织结构的冶金性能好,交织熔蚀结构冶金性能较差.在低硅条件下,以冀东型铁精粉为主要烧结原料的烧结矿的适宜碱度为2.2.     

机床主轴箱低噪声高效率设计的探讨

本文通过对CA6140车床噪声源的在线辨识及空载功率试验,分析了机床噪声与空载功率之间的内在联系.依据新的设计原则,对机床进行了低噪声低空载功率改进设计.这对于新机床设计和旧机床改造均有一定实际意义.     

氮化硅陶瓷刀具的发展和应用

文章介绍了氮化硅陶瓷刀具的发展现状 ,阐述了氮化硅陶瓷刀具的切削性能及其在实际应用中须注意的问题 ,为在机械加工行业中推广应用陶瓷刀具作了初步的探讨     

钝化发射极、背面定域扩散高效硅太阳电池

报道了钝化发射极、背面定域扩散高效率硅太阳电池的研制结果。阐述了电池的工艺制作流程及结构设计特点，并分析其获得高转换效率的机理。由于电池设计及制作中采用了双面钝化，背面进行定域小面积的硼扩散，正面利用“倒金字塔”结构，同时配以谈磷、浓磷分区扩散等手段，使硅太阳电他的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大提高，在ＡＭ１．５，２５℃的光照条件下，光电转换效率η＝２３．８％。