摘要：传统温度检测在传感精度和响应时间等方面存在一定局限性,而基于热光效应的芯片级光电传感器不仅能够提升测量灵敏度和速度,也有利于降低系统复杂度和制造成本,近年来引起了人们广泛的关注。目前的集成温度传感器大多通过测量光学谐振腔对宽谱光源或可调谐光源的光谱响应来提供精准快速的测量解决方案,但这种基于宽光谱检测的方案无法实现实时处理,且成本较高,信号后处理较复杂,难以实现系统的整体集成。本文针对以上问题,采用硅基集成微环阵列技术设计了快速高精度的温度测量方法,通过对不同温度下级联微环阵列对单频激光的不同响应,构建光电二极管输出响应与温度变化的单调关系,从而实现实时高精度温度测量。为了提升单频光下的温度传感范围,使用多微环级联结构,并基于该结构设计了一种包括光源、微环阵列、探测器阵列、信号后处理单元和输出数据单元的硅基集成温度传感系统。根据实际用途的不同,在保证低功耗低成本的同时,该系统可以通过分别对级联微环数量、中心谐振波长以及谐振峰半高宽的设计改变温度测量范围以及温度测量分辨率,拥有比较大的设计自由度以及灵活的测量范围。通过对微环阵列的优化设计,实现了响应范围覆盖-20~105℃、精度优于60 mK、响应时间优于20μs的精准快速测量的温度传感。

摘要：根据耦合模理论和弯曲波导耦合器的结构特点,对平面弯曲波导耦合器的特性进行了分析,结果表明弯曲波导耦合器的弯曲半径和最小间距两个可调变量,增加了波导器件设计的灵活性;同时由于等效耦合长度的调制作用使得弯曲波导耦合器在波分复用/解复用中比平行直波导耦合器具有更大的复用带宽;分析了弯曲半径和最小间距对弯曲波导耦合器复用带宽的影响,为实际波导器件的设计制作提供了一定的理论依据.

摘要：将掺铒有源波导材料引入环形谐振腔结构,从理论上分析了有源波导环形谐振腔的滤波特性。结果表明由于抽运光提供的增益补偿了腔内损耗,使得环形谐振腔满足临界耦合条件,实现对信号光的最佳陷波,同时发现通过改变抽运光功率,可以对精细度和带宽进行动态调谐。分析了铒离子掺杂浓度、信号光功率以及抽运光耦合系数对最佳陷波抽运功率的影响,为有源波导器件设计制作提供了理论依据。

摘要：基于狭缝波导结构,设计了工作波长在890 nm的聚合物基微环。从折射率传感的角度详细分析了狭缝波导的模场特性。分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响。传统的狭缝波导具有较高的弯曲损耗,这会影响微环谐振器的品质因子Q以及消光比。设计了非对称的狭缝结构,保证波导模式位于波导中央传输,降低弯曲损耗。为了条形波导与狭缝波导更好的耦合,设计了基于多模干涉结构的条形-狭缝波导模式转换器。仿真表明设计的微环谐振器的传感灵敏度达到109 nm/RIU。

摘要：设计了面向Ka频段(30 GHz)相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域,波导微环处于反谐振状态,以实现大带宽、连续可调延时;通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控,基于差分平衡探测器还原出射频信号。优化设计了级联双波导微环的结构参数,使每条路径的延时量在0～24.9 ps范围内连续可调,延时带宽大于4 GHz,实现了最大扫描角为±30°的波束扫描。对光延时网络链路的增益和噪声系数进行了推导分析,评估了整个延时芯片系统在实际应用中的性能。

摘要：设计了在极近红外波段(890 nm)的聚合物基狭缝波导微环折射率传感器.分析了波导高度、宽度及狭缝宽度对灵敏度的影响,以找到最佳的设计标准用于折射率传感.采用电子束光刻工艺制备了硅母版模,并用独特的氟化聚合物PFPE从硅母版模上成功制备了柔性软模具.采用紫外软压印工艺制备了聚合物基狭缝波导.波导的宽度和高度以及狭缝波导的宽度分别约为510 nm、830 nm和234 nm,聚合物狭缝波导残留层的厚度约为350 nm.制备的狭缝波导具有高的高宽比并与低成本批量生产工艺相兼容.

摘要：提出了一种基于光子混频的光子学微波频率测量 方法。方法采用可调微波延时线控制射频（RF）通道与光通道之间延时,利用两个级联马赫曾 德调制器（MZM）进行 光子混频,进而建立微波频率与直流光功率之间关系。通过仿真与分析,合理 设计RF通道与光通道之间 延时,优化了系统频率测量范围。仿真结果表明,光通道延时与RF通道1的延时 差Δτ1选取在15ps附近,两个RF通 道之间延时差Δτ选择在20ps附近时,对于 1～6GHz范围的频率测量较为合适。实验中,采用矢量网络分析仪对延时进行 测量, 得到Δτ1为17.7ps,Δτ为16. 9ps。测试结果表明,在1～6GHz频率下,系统测量精 度在±0.2GHz以内。系统的测量误差主要来自于矢量网络分析仪对 相位测量的不 确定度,以及激光器输出光功率的波动,通过采取相应的措施可以提高系统测量 精度。本文方法为微波频率测量提供了一种低成本光子学解决手段。

摘要：单纵模掺铒光纤激光器在光通信和光传感等方面有着广泛的应用前景。设计了一种新型的光纤激光器,在光纤环形镜中嵌入未抽运的掺铒光纤作为可饱和吸收体以抑制多纵模,用光纤环谐振腔作为滤波器抑制拍频噪声,用光纤光栅作为波长选择器件,最终得到了单纵模输出并消除了拍频噪声。使用零拍法测量其线宽小于频谱仪的低频极限5 kHz。实验结果证明了可饱和吸收体和光纤环的功能。

摘要：从波导微环谐振腔的光场传输函数出发,推导出其延时响应函数,分析了微环波导损耗对其延时响应特性的影响,发现应用于光学相控阵天线系统的微环谐振腔光延时线必须工作于过耦合状态,即耦合系数κ与微环波导损耗因子γ应满足关系式κ>(1-γ)。以延时抖动品质因子ε为判据,建立了微环谐振腔光延时线的优化设计方法,获得了目标延时为0.6 ns,延时带宽为2 GHz,延时抖动品质因子小于1×10^(-3)ns^2的四环级联波导微环谐振腔光延时线的优化结构参数。

摘要：提出并研究了一种带隔热槽的马赫-曾德尔干涉结构聚合物波导可调耦合器。仿真分析了热光电极作用下有、无隔热槽的耦合器波导温度分布,表明设置隔热槽可以降低热光调谐所需的功耗。研究了铝电极作用下不同上包层厚度对光传输损耗的影响,确定了上包层厚度。根据隔热槽与电极之间距离对热光调谐功耗的影响,结合隔热槽对导波光模式的影响及波导制备工艺,确定了隔热槽的位置。最终设计的带隔热槽聚合物波导可调耦合器实现1～0的分束比所需功耗为2.20mW,是无隔热槽的47.4%。