基于3D-GM-BPM的平行定向耦合器模拟研究

提出了基于伽辽金法的三维光束传播法（3D－GM－BPM），可直接应用于三维波导光电子器件的光波传输模拟，并用它模拟分析了基于脊形光波导的平行定向耦合器遥光波传输特性。3D－GM－BPM最终归结为求角一阶常微分方程组，导出矩阵小，计算效率高。另外，平面映射边界条件使该方法无须引入人工边界条件，因而消除了非物理反射，有较高的计算精度。     

石墨烯/金复合薄膜微纳光纤集成光控波导

设计并制作了一种具有微纳光纤、石墨烯/金复合薄膜、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)三明治结构的光波导.由于石墨烯/金薄膜保持了平面形态,该光波导表现出很强的光学偏振和可饱和吸收特性.金膜在限制光波导表面倏逝场的同时,增强了倏逝场与石墨烯的相互作用.实验结果表明,微纳光纤光波导中的两种相互垂直的偏振模式(P和S偏振模式)在1 550 nm波长处的消光比可达42.3 d B;由于S偏振模式的光与石墨烯相互作用更强,使用S偏振模式的泵浦光进行光调制特性研究可进一步提高光场能量的利用效率.当980 nm泵浦光能量为130 mW时,信号光强度的调制深度达41.3 dB,信号光的3 dB和10 dB调制对应的泵浦光功率分别为2.8 mW和5.6 mW.     

倏逝场与穿透光线

本文以简明的方式从理论上证明了倏逝场的存在,并介绍了一些检测倏逝场性质的实验方法。穿透光线是与倏逝场的现象密切相关的,近十多年来由于纤维光学的发展,对波导中存在的由穿透光线导致的穿透损耗的研究十分注意。本文根据作者近年来在研究波导激光器中的体会以及在实验中观察到的一些现象,对穿透光线的概念也作了简明的论述。     

GaAs／AlGaAs周期折射率光波导光学表面模

应用周期折射率介质光波导的模场分布函数和特征方程，分析了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ周期折射率光波导中波导的材料参量和结构参量对ＴＥ模场分布的影响，并讨论了ＴＥ０表面基膜的形成。     

反铁磁光子晶体波导的性质

研究了平面反铁磁光子晶体波导的色散性质.这种光子晶体波导是由两个平行金属板之间填充一维反铁磁光子晶体构成.对FeF2/Vacuum光子晶体波导进行数值和理论分析表明:(1)电磁波模式是分立的,并且只有有限的几个;(2)存在三种不同的频率带隙,其中之一是光子晶体共有的,其宽度取决材料的介电性质,之二是来自反铁磁的共振性质,之三是来自波导的结构.     

缝宽对LiNbO3：Fe晶体中写入波导的影响

采用单缝衍射法在铁铌酸锂晶体(LiNbO3:Fe)中写入平面光波导.通过控制实验过程中单缝的宽度讨论单缝宽度对掺铁铌酸锂晶体(LiNbO3:Fe)中写入波导影响.研究结果表明,缝宽对写入平面光波导波导的效果具有一定的影响.     

平面光波导型液体折射率传感的研究

采用K+-Na+交换技术制备了玻璃平面光波导,采用IWKB和逆分析转移矩阵相结合的方法,发现离子交换波导内部的折射率分布呈指数型。在理论上模拟出波导耦合角和包层物质折射率之间的变化关系曲线,用离子交换6、18和24h后形成的平面光波导进行传感实验,实验结果验证了波导的耦合角随液体包层折射率增加而增大的规律,并发现交换时间为6h形成的单模波导具有高的折射率传感灵敏度。该技术有望在微量液体折射率测量中得到应用。     

圆柱形波导激光器中的倾斜光线

在波导激光器中,倾斜光线的作用将比较突出,我们从射线光学以及波动光学两个方面对它进行了讨论,而实验的结果证实了我们的分析。     

结合面绘制的GPU体绘制加速

提出了一种改进的基于图形运算单元(graphic processing unit, GPU)的体绘制方法, 可用于影像数据的交互级可视化. 利用基于2D轮廓线的面绘制算法, 提取包含用户感兴趣数据的闭合曲面, 并将它作为基于GPU的光线投射算法的代理几何面, 进行快速体绘制. 通过代理几何面的绘制可减少光线的数量及采样长度,节省光线投射算法的时间. 将该方法应用于医学、工业等领域得到的数据结果表明,该方法在保证有效数据不丢失的情况下提高了绘制效率.     

瑞利衰落信道下与距离有关的D2D系统可靠性

在基站的控制下,设备到设备(device-to-device,D2D)通信双方可直接进行通信而不需要经过基站的转发.为了改善系统容量、增大系统可靠性、提高分集增益,在D2D通信系统中引入了中继技术,其中所采用的中继策略包括放大转发模式和译码转发模式.考虑到中继位置对系统可靠性的影响,该文创造性地建立了距离模型,并在瑞利衰落信道条件下,推导出不同模式下系统的中断概率公式.由仿真分析可知:当系统信道目标速率较低时,使用中继技术可有效降低中断概率,且当中继节点越靠近D2D通信用户对的中点时,中断概率越低;相比于无中继的D2D通信系统,采用中继技术的D2D通信系统拥有更高的可靠性.     

离子迁移LiNbO3光波导中Ag、Tl的XPS分析

本文对电场增强离子迁移法制作的LiNbO₃光波导^[1]样品作了不同于已有分析方法^[2,3]的X光电子能谱(XPS)分析,对不同模数正、负波导面上的Ag、Tl、Nb、O等元素进行了测定,并对波导层中所含的Ag、Tl离子进行了剖面分析.分析结果表明:电场增强离子迁移法制作的LiNbO₃波导中,Nb⁵⁺没有变价.正波导面上Ag离子的含量随盐浴时间的延长而增加,而负波导面上则无此规律.剖面分析结果表明,Ag⁺、Tl⁺离子内迁的深度为500~2500(Å);正波导面的离子分布呈现一个台阶然后再以余误差分布下降,负波导面的离子分布为余误差分布;与光学测量计算结果比较,离子内迁深度不超过波导层的1/10.     

层状YIG薄膜波导中的静磁正向体波与光相互作用

利用新的微扰方法导出了层状YIG薄膜波导中静磁波微扰下的光模式耦合振幅方程;讨论了静磁波-光相互作用Bragg衍射效率和扫描特性;实现了端面耦合方式下的静磁正向体波-光的非共线相互作用,并研究了静磁正向体波频率和功率对其的影响.     

R2O-RE2O3-B2O3 (R=Li,Na,K;RE=La,Eu,Gd)玻璃的合成和发光性质

在空气中采用高温固相反应方法合成的R2O－La2O3-B2O3-Eu2O3-Gd2O3(RLBEG,R=Li,Na,K)玻璃，在紫外光（λex=393nm)激发下发射蓝光和红光，在绿色光（λex=532nm)激发下发射红光。蓝色区的宽带发射是Eu^2 离子的5d-4f跃迁发射；红色区的窄发射是Eu^3 离子的^5D0→^7FJ(J=1,2,3,4)跃迁发射。碱金属离子对玻璃中的Eu^3 /Eu^2 离子的比例有很大影响。选择不同的碱金属离子可以调节玻璃蓝色光和红色光的相对发射强度。NaLBEG玻璃的发光性质可用于转换太阳能，增强植物的光合作用。     

棱镜-波导耦合M线光谱的新阐释

本文考虑了棱镜-波导耦合下M线的形成.从波导反馈回棱镜的能量构成了一束平行反射光.这束平行光的直边衍射花纹与光斑本底叠加的结果在观察屏上形成为通常所称的M线.     

一种基于博弈论的D2D通信中继选择算法

在设备终端直通D2D（device-to-device）通信中,当源节点与目的节点间的距离过大时,会出现通信质量差、通信过程中断概率大的问题,为此提出了一种基于博弈理论的D2D通信中继选择的算法.首先基于距离损耗限定了中继的位置区域;然后考虑到能量过低会造成通信中断的问题,分析了候选中继节点的转发能力,通过筛选得到候选中继集合;随后考虑到节点间的社交关系,分析了通信的中断情况;最后利用博弈理论选择出最优中继节点进行数据传输.仿真结果表明：与随机选择算法和基于信道状态信息的最优中继选择算法相比,所提算法有效提高了D2D通信的覆盖率,降低了通信链路的中断概率,提高了系统的整体吞吐量,进而提升了中继系统的稳定性.     

光波导型波分复用器及光开关的研究

介绍一种新型的具有光开关及波分复用功能的光波导器件,用光束传播法(BPM]分析,计算了它的传输特性。初步实验表明,该器件具有较好的波分复用及光开关性能。     

纤维集成式光流控传感器

纤维集成光学可方便地实现器件的光耦合,显著提高光流控器件的集成度,在光流控器件领域有重要的潜在应用价值.微结构光纤具有μm量级的孔道结构,容纳气体/液体的体积可低至μL(nL)量级,是痕量检测的理想载体.这种一维孔道结构为样品与光波导提供了长程作用场所,突破了传统光纤光学的局限,在分析检测研究领域显示了无可替代的优势.以空心双芯光纤及悬挂芯光纤为例,介绍几种纤维集成式光纤内光流控器件,通过折射率、气压、化学发光、荧光检测以及在线电泳分离检测的几个简单模型,说明了基于特种光纤的"纤内"微流检测结构及功能的实现。     

10,6μmGe—Ag—Ni空心波导射频测射镀膜的一种新方法

该文提出了一种射频溅射镀膜的新方法，讨论了该方法对小孔径１０．６μｍＧｅ－Ａｇ－Ｎｉ空心波导制作的意义，利用该方法已制成样品，同时给出并比较了几个不同孔径样品的光透射率。     

10，6μmGe－Ag－Ni空心波导射频溅射镀膜的一种新方法

该文提出一种射频溅射镀膜的新方法，讨论了该方法对小孔径１０．６μｍＧｅ－Ａｇ－Ｎｉ空心波导制作的意义，利用该方法已制成样品，同时给出并比较了几个不同孔径样品的光透射率．     

角锥棱镜偏振特性的理论研究

角锥棱镜具有将光线原路返回的特性,其还会改变入射光线的偏振态。本研究先建立角锥棱镜模型,通过光线追迹,并利用矢量光学法来计算每个反射面的光矢量,得出角锥棱镜出入射光反向平行这一光学特性。同时,在立体几何中详细描述角锥棱镜某一入射和反射光线之间的坐标变化,得到光线沿该路径传播的琼斯矩阵解析表达式。通过反射矩阵和旋转矩阵来计算出角锥棱镜6种传播路径的琼斯矩阵,发现角锥棱镜内存在2条特殊的传播路径,沿该路径传播的线偏振光被角锥棱镜反射后仍是线偏振光。本研究的研究结果对环形腔选模提供了参考。