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低串扰低非线性环形芯异质多芯少模光纤的研究
1
作者 蒋萍 蒲俊宇 +5 位作者 王良垒 钟宇豪 孙宏森 赵创 李虹潤 余先伦 《激光技术》 北大核心 2026年第2期216-225,共10页
为了降低光纤在长距离传输过程中的串扰与非线性效应,设计了一种包含3种线性偏振(LP)模的弱耦合异质6芯光纤。采用Maxwell电磁场理论构建了该光纤结构的理论模型,基于有限元法计算了相邻纤芯之间的串扰、有效模场面积、非线性系数及纤... 为了降低光纤在长距离传输过程中的串扰与非线性效应,设计了一种包含3种线性偏振(LP)模的弱耦合异质6芯光纤。采用Maxwell电磁场理论构建了该光纤结构的理论模型,基于有限元法计算了相邻纤芯之间的串扰、有效模场面积、非线性系数及纤芯复用因子等传输特性。结果表明,在C+L波段内该光纤可稳定传输LP_(01)、LP_(11)和LP_(21)模式;在工作波长为1.55μm时,纤芯内不同LP模式之间的有效折射率差大于2.1×10^(−3);当弯曲半径为50 mm、传输100 km时,光纤中LP21模式的芯间串扰最大且低于-45 dB,两类纤芯中3种LP模式的有效模场面积均大于124μm^(2),对应的非线性系数分别为0.87 W^(-1)·km^(-1),0.65 W^(-1)·km^(-1),0.57 W^(-1)·km^(-1),0.80 W^(-1)·km^(-1),0.62 W^(-1)·km^(-1)和0.55 W^(-1)·km^(-1),相对纤芯复用因子为26。该光纤可在较小的弯曲半径下满足了长距离大容量的通信需求。 展开更多
关键词 光纤光学 异质纤芯 C+L波段 芯间串扰 低非线性
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硅基Sb_(2)Se_(3)相变材料非易失性电控光开关
2
作者 余闰 杨岚曌 +3 位作者 牛磊 王荣平 吕业刚 徐培鹏 《光通信技术》 北大核心 2026年第1期65-71,共7页
为解决硅基光子集成电路因热光/载流子效应调控机制导致的器件尺寸大、静态功耗高及易失性问题,设计了2种基于硅基Sb_(2)Se_(3)相变材料的非易失性电控光开关结构——非对称方向耦合器(ADC)与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。通过硅基PIN掺杂... 为解决硅基光子集成电路因热光/载流子效应调控机制导致的器件尺寸大、静态功耗高及易失性问题,设计了2种基于硅基Sb_(2)Se_(3)相变材料的非易失性电控光开关结构——非对称方向耦合器(ADC)与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。通过硅基PIN掺杂电热调制器调控Sb_(2)Se_(3)的晶态。实验结果表明:ADC光开关在1550 nm波长下非晶态与晶态的串扰分别为-11 dB和-22 dB,插入损耗约为0.4 dB与1 dB,耦合长度优化至23.65μm,结构紧凑且具备多级调控能力;MZI光开关的消光比超过14 dB,单次最大调控能耗仅为0.32 mJ,展现出良好的低功耗特性。 展开更多
关键词 光开关 相变材料 多级操作 方向耦合器 马赫-曾德尔干涉仪
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2μm波段大容差马赫-曾德尔干涉仪光开关设计与验证
3
作者 琚新琰 闫昊 +5 位作者 信毅 吴永强 李欢 宋立甲 谢意维 戴道锌 《空间电子技术》 2026年第1期91-99,共9页
集成可编程微波光子信号处理器凭借其高度灵活性和大带宽等优势,在多种信号处理应用中展现出广泛前景。其中,马赫曾德尔干涉仪光开关作为可编程微波光子信号处理器的核心基础器件,其结构性能易受到制造工艺误差的影响,从而导致整体器件... 集成可编程微波光子信号处理器凭借其高度灵活性和大带宽等优势,在多种信号处理应用中展现出广泛前景。其中,马赫曾德尔干涉仪光开关作为可编程微波光子信号处理器的核心基础器件,其结构性能易受到制造工艺误差的影响,从而导致整体器件损耗、消光比及带宽等指标下降。针对这一问题,本研究设计并制备了一种工作于2μm波段的光开关架构,其中光开关采用微弯定向耦合器架构,并结合时域有限差分数值仿真与实验测试,对其光学性能及制造容差特性进行了系统分析。研究结果表明,通过采用更长的工作波长并合理增加波导尺寸,在保证单模传输条件的同时,可显著降低器件对工艺波动的敏感性,从而有效提升制备一致性与运行可靠性。实验证明所提出的光开关在超过60 nm的光谱带宽及±20 nm的工艺偏差范围内均表现出稳定分光性能。基于此,研制了4×4光开关网络,并实现了信号的灵活切换。本研究为高性能、高良率的大规模光子集成电路的发展提供了有力支撑,在大规模高密度硅基光子集成领域具有重要应用价值。 展开更多
关键词 微弯定向耦合器 马赫曾德尔干涉仪 2μm波段 制造容差 微波光子学
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大角度低旁瓣片上集成光学相控阵研究进展
4
作者 赵世 周卫文 +5 位作者 夏团结 徐冰清 陈敬业 连岱欣 叶永祺 时尧成 《飞控与探测》 2026年第1期20-31,共12页
片上集成光学相控阵采用半导体工艺可以将众多光学元件集成在同一个芯片上,在尺寸、成本、稳定性等方面展现出了突出的优势,为新一代全固态激光雷达提供了技术路线。首先介绍光学相控阵的基本原理,并以此为基础重点阐述视场角和旁瓣抑... 片上集成光学相控阵采用半导体工艺可以将众多光学元件集成在同一个芯片上,在尺寸、成本、稳定性等方面展现出了突出的优势,为新一代全固态激光雷达提供了技术路线。首先介绍光学相控阵的基本原理,并以此为基础重点阐述视场角和旁瓣抑制比的数学模型;之后综述光学相控阵芯片在大视场角和高旁瓣抑制比方面的最新发展现状;最后总结现阶段片上光学相控阵面临的技术难题并展望未来的发展趋势。 展开更多
关键词 集成光学 硅基光子学 光学相控阵 光束偏转 激光雷达
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高性能几何光波导头戴显示器设计
5
作者 许恒深 姜玉婷 胡跃强 《光学精密工程》 北大核心 2026年第1期35-43,共9页
为满足增强现实对光波导在大视场角、轻薄化及高沉浸感方面的需求,设计了一种基于阵列式几何薄膜光波导结构的可量产化轻薄型透射式头戴显示器光学系统。该系统由目镜系统、阵列波导系统和照明系统组成。阵列波导结构采用具有定制化角... 为满足增强现实对光波导在大视场角、轻薄化及高沉浸感方面的需求,设计了一种基于阵列式几何薄膜光波导结构的可量产化轻薄型透射式头戴显示器光学系统。该系统由目镜系统、阵列波导系统和照明系统组成。阵列波导结构采用具有定制化角度选择膜系的半透半反薄膜阵列作为光学组合器,实现了出瞳扩展。通过“双半波片”偏振混合设计,将显示均匀性从单一偏振光的59.66%~61.12%提升至76.61%(实际测试)。采用系统的光学仿真与设计方法,依托国内成熟的光学加工链(包括精密切割、研磨抛光、复杂膜系真空镀膜及精密胶合工艺),同时新增半波片贴膜工序,成功突破了阵列光波导量产化关键技术难点,制备出样机并实现量产。该设计解决了AR头戴显示器性能与量产难兼顾的问题,满足消费级与工业级应用需求。 展开更多
关键词 光波导 近眼显示技术 光学设计 增强现实 头戴显示器
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基于耦合谐振器光波导滤波器阵列的可重构微波光子信道化接收芯片仿真设计
6
作者 范岩 李柳 +6 位作者 郭政俣 王浩然 熊子洋 邓皓 林曈 吕俊鹏 倪振华 《物理学报》 北大核心 2026年第1期260-270,共11页
为应对未来多变电磁环境对高频宽带信号处理的需求,突破传统电子器件的带宽限制,本文提出了一种基于硅基光电子集成平台的可重构微波光子信道化接收芯片.该芯片采用双级光学处理架构,前端级联马赫-曾德尔干涉型波分复用器实现粗粒度光... 为应对未来多变电磁环境对高频宽带信号处理的需求,突破传统电子器件的带宽限制,本文提出了一种基于硅基光电子集成平台的可重构微波光子信道化接收芯片.该芯片采用双级光学处理架构,前端级联马赫-曾德尔干涉型波分复用器实现粗粒度光谱划分,规避自由光谱范围严格对齐的复杂性;核心集成耦合谐振器光波导滤波器阵列作为可调谐带通滤波器,通过热调耦合系数动态重构带宽(2.25—3.12 GHz),其20 dB/3 dB形状因子达3.08,显著提升滚降特性.仿真验证表明:该系统支持8—28 GHz或8—36 GHz射频信号的信道化处理,分割为8个中频子带(1.4—3.6 GHz或2—5 GHz),聚合带宽覆盖X—K波段;并通过5 GHz带宽线性调频信号的接收和重构实验证实其宽带信号实时处理能力.该芯片的高集成度设计与带宽动态重构功能,为微波光子雷达、多频段射频系统等应用提供了软件定义解决方案,推动超宽带信号处理向多功能、低功耗方向发展. 展开更多
关键词 集成光学 信道化接收芯片 带宽可重构光滤波器 绝缘体上硅 耦合谐振器光波导
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太赫兹光纤与光纤束的研究与应用(特邀)
7
作者 陈嘉豪 邬崇朝 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第3期59-76,共18页
太赫兹波(0.1~10 THz)凭借低光子能量、强穿透性及分子指纹识别能力等,在6G通信、生物医学传感和高分辨率成像等领域展现出巨大潜力,但自由空间传输中的高损耗问题严重制约了其实际应用。太赫兹光纤与光纤束技术通过波导结构将能量约束... 太赫兹波(0.1~10 THz)凭借低光子能量、强穿透性及分子指纹识别能力等,在6G通信、生物医学传感和高分辨率成像等领域展现出巨大潜力,但自由空间传输中的高损耗问题严重制约了其实际应用。太赫兹光纤与光纤束技术通过波导结构将能量约束于低损耗通道,为构建紧凑与稳定的太赫兹系统提供了关键解决方案,推动了太赫兹技术向实用化发展。太赫兹光纤主要分为金属光纤与介质光纤两大类。金属光纤依赖表面等离激元或全反射机制,从早期刚性金属线演进至3D打印柔性空芯结构,显著降低了弯曲损耗并提升了机械耐久性。介质光纤则通过空芯设计将能量局域于空气区域,有效抑制了材料吸收损耗,其中多孔纤芯和负曲率结构可进一步优化传输性能。太赫兹光纤束,如金属涂层蓝宝石束和空芯金属束,可实现无串扰成像以及突破衍射极限,分辨率达0.3λ。在实际应用中,太赫兹光纤在短距离通信中可支持22 Gbps的高速传输,在传感领域通过倏逝场作用可实现葡萄糖等生物分子高灵敏度检测,在成像中可显著提升分辨率与抗干扰能力。当前太赫兹光纤与光纤束技术仍面临传输损耗、耦合效率及环境鲁棒性等挑战,未来将聚焦低损耗复合材料开发、智能制造技术优化、人工智能辅助逆向设计以及模块化集成方案创新等,以推动太赫兹光纤从实验室验证走向通信、传感和成像等领域的规模化应用,释放其全面潜力。 展开更多
关键词 太赫兹光纤 太赫兹技术 太赫兹传感 太赫兹通信 太赫兹成像
原文传递
薄膜铌酸锂微环高精度微波光子温度传感器
8
作者 王慧婕 常祺伟 +5 位作者 游亚军 杨绪磊 贺文君 何剑 刘毅 丑修建 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期258-266,共9页
为实现高精度温度传感,本文提出了一种基于高品质因子薄膜铌酸锂微环谐振器与微波光子读取技术的温度传感器。该系统中,薄膜铌酸锂微环谐振器(线宽为2.87 pm,Q值高达105)同时作为温度感知单元和微波光子滤波器的核心处理部件,利用热光... 为实现高精度温度传感,本文提出了一种基于高品质因子薄膜铌酸锂微环谐振器与微波光子读取技术的温度传感器。该系统中,薄膜铌酸锂微环谐振器(线宽为2.87 pm,Q值高达105)同时作为温度感知单元和微波光子滤波器的核心处理部件,利用热光效应将温度变化转换为光学谐振波长偏移,并创新性地借助微波光子技术将其线性映射为微波通带频率变化,采用矢量网络分析仪对微波频率响应进行精确探测,通过高精度频率响应变化实现温度测量,最终建立了温度与频率偏移量之间的定量关系模型。与传统直接检测光学波长变化的方法相比,微波光子学读取技术通过将微小的光学谐振波长偏移量线性地转换为微波通带中心频率的变化,突破了光谱仪固有的波长检测分辨率限制。实验结果表明,传感器灵敏度达27 MHz/℃,分辨率可达0.002℃,在0.01℃实验温度变化条件下,保持良好的线性响应。本研究有效解决了传统光学测温中灵敏度与分辨率之间的权衡问题,为片上集成高精度温度传感提供了新方案。 展开更多
关键词 微环谐振器 温度传感 薄膜铌酸锂 微波光子
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光波导定向耦合器的时域耦合模理论分析
9
作者 牟文韬 喻平 倪海彬 《光学学报(网络版)》 2026年第2期11-19,共9页
采用时域耦合模理论(TCMT)分析光波导的定向耦合问题,将波导间能量交换过程看作两个同向传播的谐振模式的时域耦合问题,并给出精确的时域耦合系数和耦合长度计算公式。对尺寸相同波导的耦合系统和尺寸不同波导的耦合系统进行分析和验证... 采用时域耦合模理论(TCMT)分析光波导的定向耦合问题,将波导间能量交换过程看作两个同向传播的谐振模式的时域耦合问题,并给出精确的时域耦合系数和耦合长度计算公式。对尺寸相同波导的耦合系统和尺寸不同波导的耦合系统进行分析和验证,并将时域有限差分(FDTD)方法作为波导耦合研究的验证工具。在这一框架下,讨论了损耗对波导耦合系统的影响。结果表明,时域耦合模理论分析所得到的耦合长度和波导耦合系统的损耗分析与时域全波仿真结果基本一致,最大相对误差为4.24%。时域耦合模理论分析为研究定向耦合器开辟了新的视角。 展开更多
关键词 波导 时域耦合模理论 谐振 波导损耗
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基于PSO-BP神经网络的硅基光子器件光损耗异常监测系统
10
作者 闵月淇 谢亮 《现代电子技术》 北大核心 2026年第2期49-53,共5页
硅基光子器件的光损耗易受多种运行参数影响,导致其光损耗异常监测存在偏差或遗漏。为全面考虑多种运行参数的影响,实现对其光损耗异常的全面精准监测,设计一种基于PSO-BP神经网络的硅基光子器件光损耗异常监测系统。采用系统的数据采... 硅基光子器件的光损耗易受多种运行参数影响,导致其光损耗异常监测存在偏差或遗漏。为全面考虑多种运行参数的影响,实现对其光损耗异常的全面精准监测,设计一种基于PSO-BP神经网络的硅基光子器件光损耗异常监测系统。采用系统的数据采集模块实时采集硅基光子器件的波长、温度等运行参数,再通过数据预处理模块对各参数进行处理,并输入以PSO-BP神经网络为核心的光损耗检测模块,从而获得各种运行参数下的光损耗检测值。异常监测预警模块将所得光损耗检测值与设定阈值进行对比,判断光损耗是否异常,若异常则发出预警。用户交互模块呈现异常监测及预警信息,完成硅基光子器件光损耗异常监测。结果表明,所设计系统可针对不同波长、温度、波导长度及输出光功率等运行参数,实现对硅基光子器件光损耗异常的全面监测,并对各种异常光损耗场景进行有效预警。 展开更多
关键词 硅基光子器件 光损耗 异常监测 PSO-BP神经网络 异常预警 波导长度
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金刚石纳米柱增强色心荧光收集效率研究
11
作者 谭心 贺占清 +4 位作者 杨桥 王健 苍磊 杜岩龙 祁晖 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期255-264,共10页
金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结... 金刚石纳米柱可以提高色心的光子发射效率,并对发射的光子有聚集作用。本文采用时域有限差分方法,分析了金刚石纳米柱直径、高度及色心位置等结构变化对纳米柱中色心Purcell因子、光子透射率和光子提取效率等参数的影响,探究了纳米柱结构增强色心发光的机理,并以色心总荧光收集量为目标,寻找最优纳米柱结构参数。研究结果表明,最优结构下色心总荧光收集量是块体金刚石的17倍,并可以用数值孔径NA=0.95的显微镜有效收集,其中纳米柱直径的尺寸误差对总荧光收集量的影响最大,但在±20 nm范围内也可达到13倍以上。本研究为金刚石色心发光增强结构的设计和制备提供了参考。 展开更多
关键词 量子光学 荧光增强 时域有限差分方法 纳米柱 金刚石
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薄膜铌酸锂复杂波导的光刻工艺参数优化
12
作者 石照耀 唐长发 +2 位作者 杨登才 杨锋 李子琰 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第9期1121-1128,共8页
近年来不断有新技术应用于光刻来提升光刻分辨率,由于研究和资金等方面的问题,其技术难度呈指数级增长,研究如何改进光刻工艺技术,寻找更优秀的工艺方法,已成为当前优化光刻图形、提升光刻最小分辨率的研究方向。提出了一种光刻参数优... 近年来不断有新技术应用于光刻来提升光刻分辨率,由于研究和资金等方面的问题,其技术难度呈指数级增长,研究如何改进光刻工艺技术,寻找更优秀的工艺方法,已成为当前优化光刻图形、提升光刻最小分辨率的研究方向。提出了一种光刻参数优化方法,该方法通过定义最大允许时差的概念,来表征光刻工艺参数之间的相互关系。分别选用图案线宽为1.5、2.0、2.5μm的掩模版,用优化前后的光刻参数在SUSS MJB4光刻机下套刻。经过实验测试,用优化后光刻参数套刻得到的线条宽度窄于同样条件下未优化光刻参数套刻得到的线条宽度。 展开更多
关键词 薄膜铌酸锂 光波导 光刻分辨率 光刻工艺 最大允许时差 优化设计
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一种新型轨道角动量光纤的设计与研究
13
作者 赵丽娟 静恩博 +5 位作者 徐志钮 华子明 姬昆鹏 李军辉 许长清 李文锋 《半导体光电》 北大核心 2025年第1期75-82,共8页
设计并研究了一种包层采用三层矩形空气孔结构的新型光子晶体光纤。通过有限元法建模并优化确定了该光纤的最优结构,进一步分析了其在1 300~1 700 nm波长范围内的关键光学参数。结果表明,该光纤在此波段内可支持46种轨道角动量模式的稳... 设计并研究了一种包层采用三层矩形空气孔结构的新型光子晶体光纤。通过有限元法建模并优化确定了该光纤的最优结构,进一步分析了其在1 300~1 700 nm波长范围内的关键光学参数。结果表明,该光纤在此波段内可支持46种轨道角动量模式的稳定传输,且相邻模式间的有效折射率差均大于1×10^(-4)。此外,模式纯度均达到98.8%,有效模场面积均大于6.4×10^(-11)m^(2),非线性系数均低于2.24×10^(-3),数值孔径最大值为0.1180。与现有光子晶体光纤相比,该设计具有传输模式数量多、传输损耗低、材料易获取等优点,表明其具备在未来大容量光纤通信系统中的潜在应用价值。 展开更多
关键词 轨道角动量 新型光子晶体光纤 有效模式折射率差 高拓扑荷数
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热压印技术制备带覆盖层的As_(2)S_(3)硫系脊型光波导
14
作者 胡海 邹林儿 +3 位作者 章玉峰 彭玉发 商俊杰 沈云 《光子学报》 北大核心 2025年第2期165-172,共8页
采用热压印法制备As_(2)S_(3)硫系脊型光波导过程中,波导表面会出现析晶及脱模时黏连问题,难以获得高质量的波导。为此,在As_(2)S_(3)硫系薄膜上蒸镀一层厚约70 nm的具有较高玻璃转化温度的Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)硫系薄膜作为覆盖层,实... 采用热压印法制备As_(2)S_(3)硫系脊型光波导过程中,波导表面会出现析晶及脱模时黏连问题,难以获得高质量的波导。为此,在As_(2)S_(3)硫系薄膜上蒸镀一层厚约70 nm的具有较高玻璃转化温度的Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)硫系薄膜作为覆盖层,实验发现该覆盖层能抑制As_(2)S_(3)硫系脊型光波导表面退化现象,且能解决脱模时的黏连问题,获得质量良好的完整的硫系脊型光波导。利用此覆盖层,优化制备工艺参数,实验制备了脊宽约为4μm、脊高约为950 nm的As_(2)S_(3)硫系脊型光波导,具有完整的波导轮廓,其传输损耗约为0.48 dB/cm@1550 nm。 展开更多
关键词 集成光学 脊型光波导 热压印技术 硫系玻璃 覆盖层
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偏振不敏感窄带切趾光栅滤波器的研究与设计
15
作者 李涛 蒲元茂 +5 位作者 郑少南 邱阳 赵兴岩 钟其泽 董渊 胡挺 《光通信研究》 北大核心 2025年第3期46-50,共5页
【目的】针对集成光子滤波器在密集波分复用系统中的应用,文章提出了一种基于绝缘衬底硅(SOI)上的偏振不敏感窄带切趾布拉格光栅滤波器。【方法】采用外脊布拉格光栅结构实现横电场基模(TE0)和横磁场基模(TM0)的相互耦合与转换,使光栅... 【目的】针对集成光子滤波器在密集波分复用系统中的应用,文章提出了一种基于绝缘衬底硅(SOI)上的偏振不敏感窄带切趾布拉格光栅滤波器。【方法】采用外脊布拉格光栅结构实现横电场基模(TE0)和横磁场基模(TM0)的相互耦合与转换,使光栅滤波器在分别输入TE0和TM0模式时,输出的滤波谱线能达到一致。同时,引入高斯分布的互补光栅错位调制结构来抑制滤波谱线中的旁瓣。此外,设计了两种不同宽度的光栅波纹,并实现了窄带滤波。【结果】仿真结果表明,滤波器实现了偏振不敏感,旁瓣抑制比大于22.12 dB,3-dB带宽为1.16 nm,具有良好的偏振一致性。【结论】文章所提工作为硅基光子回路与系统提供了一种偏振不敏感窄带滤波方案。 展开更多
关键词 偏振不敏感 布拉格光栅 切趾 光波导
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高折射率PDMS的溶胶-凝胶技术制备及其光波导的研究 被引量：1
16
作者 李新媛 仝召民 《光学技术》 北大核心 2025年第4期485-490,共6页
聚二甲基硅氧烷(PDMS)光波导因其优异的生物相容性在生物医学上有广泛的应用。为了提高PDMS的折射率改善PDMS光波导的应用局限性,以端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)和异丙醇钛(TTIP)为主要原料采用原位溶胶凝胶法制备了PDMS-TiO_(2)有机... 聚二甲基硅氧烷(PDMS)光波导因其优异的生物相容性在生物医学上有广泛的应用。为了提高PDMS的折射率改善PDMS光波导的应用局限性,以端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)和异丙醇钛(TTIP)为主要原料采用原位溶胶凝胶法制备了PDMS-TiO_(2)有机无机纳米复合材料。通过改变PDMS-OH与TTIP的质量比,得到折射率不同的均匀透明的PDMS-TiO_(2)溶液,溶液固化成膜后用椭偏仪对材料进行折射率的表征,在589nm处折射率从1.40提高到了1.591。采用软压印技术,用PDMS-TiO_(2)及PDMS分别作为波导的芯层和包层制备了截面为5cm×80μm的平板型多模波导,测得当输入波长为633nm,平均传输损耗为0.713dB/cm。研究为PDMS光波导在生物医学领域的应用提供了新参考。 展开更多
关键词 端羟基聚二甲基硅氧烷 二氧化钛 溶胶凝胶技术 高折射率 光波导
原文传递
低损耗螺旋结构高非线性光子晶体光纤设计
17
作者 田治军 董洁 +3 位作者 侯尚林 雷景丽 武刚 晏祖勇 《光通信研究》 北大核心 2025年第2期110-116,共7页
【目的】硫系高非线性光纤作为一种潜在的重要光学器件,在中红外波段具有广泛的应用前景。针对红外波段光学信号处理和传输的需求,文章提出了一种硫系高非线性光纤以提高红外波段光学信号处理的效率和性能。【方法】采用有限元法作为设... 【目的】硫系高非线性光纤作为一种潜在的重要光学器件,在中红外波段具有广泛的应用前景。针对红外波段光学信号处理和传输的需求,文章提出了一种硫系高非线性光纤以提高红外波段光学信号处理的效率和性能。【方法】采用有限元法作为设计和分析工具,结合高非线性材料的选择和光纤结构参数的优化,实现了在中红外波段内高效非线性效应的光纤设计。对As_(2)Se_(3)材料的螺旋结构高非线性光子晶体光纤(PCF)进行优化,分析了该光纤在1~7μm波长范围内的限制损耗、色散和非线性系数等光学特性。【结果】研究结果表明,限制损耗在波长不超过6.25μm的范围内可低至10-8数量级,在2~5μm的中红外波段范围内具有色散平坦特性,在1~7μm波段范围内有多个零色散点,非线性系数可高达248630 W^(-1)·km^(-1)。【结论】文章所提光纤可实现中红外波段超宽带低损耗色散平坦和高非线性,在中红外光通信和光传感领域中有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 光纤光学 光子晶体光纤 非线性 色散 中红外波段
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基于拉曼增益辅助的近自相似放大正常色散平坦光频率梳(特邀)
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作者 刘悦 魏淮 +2 位作者 钟康平 冯素春 延凤平 《光子学报》 北大核心 2025年第11期97-107,共11页
提出一种1 550 nm波段基于拉曼增益辅助正常色散高非线性光纤产生平坦光频率梳的方案。利用拉曼泵浦200 m长的石英基高非线性光纤引入光学增益,输入的高重复频率无啁啾双曲正割脉冲在该光纤内受到正常色散、增益、自相位调制、光波分裂... 提出一种1 550 nm波段基于拉曼增益辅助正常色散高非线性光纤产生平坦光频率梳的方案。利用拉曼泵浦200 m长的石英基高非线性光纤引入光学增益,输入的高重复频率无啁啾双曲正割脉冲在该光纤内受到正常色散、增益、自相位调制、光波分裂的共同作用,实现近自相似放大脉冲演化,获得具有线性啁啾的近似抛物线脉冲和频谱的展宽,光频率梳的3 dB平坦带宽约80 nm。研究了增益系数、光纤长度、二阶色散参量、初始脉冲峰值功率、宽度及形状对利用近自相似放大所产生光频率梳性能的影响。在此基础上,对初始输入脉冲分别为双曲正割、高斯及三阶超高斯三种不同形状时,所产生光频率梳的时谱图演化情况进行了详细对比分析。研究结果表明,基于拉曼增益辅助的近自相似放大平坦光频率梳在宽带平坦光频率梳方面具有较好的前景。 展开更多
关键词 非线性光学 拉曼增益 自相似放大 光频率梳 正常色散
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防热瓦复合材料结构损伤缺陷的太赫兹无损检测方法研究
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作者 叶梓龙 王赛男 +2 位作者 刘武刚 宋俊柏 周伟 《电子测量技术》 北大核心 2025年第19期153-160,共8页
防热瓦复合材料凭借其优异的耐高温性能在航天领域得到广泛应用,但服役过程中易产生内部缺陷,对飞行器安全构成潜在威胁。因此,开展防热瓦复合材料的无损检测研究具有重要工程意义。本研究基于太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),对预制孔洞... 防热瓦复合材料凭借其优异的耐高温性能在航天领域得到广泛应用,但服役过程中易产生内部缺陷,对飞行器安全构成潜在威胁。因此,开展防热瓦复合材料的无损检测研究具有重要工程意义。本研究基于太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),对预制孔洞缺陷的防热瓦材料进行系统性无损检测研究。采用反射式太赫兹扫描系统获取样本时域信号,并引入Savitzky-Golay滤波算法进行信号降噪优化,提取关键特征参数构建成像。针对单一参数成像结果在缺陷检测精度上的局限性,创新性地提出小波图像融合与Canny边缘检测算法相结合的检测方法。实验结果表明,该方法不仅实现了对预置孔洞缺陷的全部识别,缺陷识别率达到100%,而且对直径分别为10 mm和5 mm的孔洞缺陷,检测误差均控制在0.5 mm范围内,相对误差不超过6%。这种高精度检测方法为防热瓦复合材料缺陷检测的智能化发展提供了思路和方案。 展开更多
关键词 陶瓷复合材料 太赫兹 孔洞缺陷表征 无损检测 缺陷识别
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基于三角晶格的谷光子晶体波导传输特性研究
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作者 田卫建 张昕宇 +4 位作者 闵昱婷 皮明权 宋芳 王一丁 郑传涛 《光子学报》 北大核心 2025年第8期164-173,共10页
对三角晶格结构的谷光子晶体波导的传输特性进行了研究,对比蜂窝状晶格结构的谷光子晶体波导,三角晶格结构的谷光子晶体波导具有更宽的工作带宽和更低的制造精度要求。仿真并分析了五种不同大小的三角晶格结构晶胞的能带结构,并从中选... 对三角晶格结构的谷光子晶体波导的传输特性进行了研究,对比蜂窝状晶格结构的谷光子晶体波导,三角晶格结构的谷光子晶体波导具有更宽的工作带宽和更低的制造精度要求。仿真并分析了五种不同大小的三角晶格结构晶胞的能带结构,并从中选择三角形边长为0.6a(0晶格常数)的结构进行进一步研究。构建了基于该结构的超晶胞,分析了其能带结构和模场分布。针对直线形与“Z”字形谷光子晶体波导,通过在畴壁上人为设置两种尺寸缺陷来研究其传输特性,仿真结果表明,三角晶格结构的谷光子晶体波导具有抗散射、折线传输损耗小、鲁棒性好等优势。 展开更多
关键词 谷光子晶体波导 拓扑 光子晶体 传输特性 鲁棒性
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