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分光比可设计的偏振无关光功分器研究

激光与光电子学进展 2023年第17期60卷 334-341页

作者：汪静丽刘海广张跃腾宋雨辰沈晗潇陈鹤鸣钟凯南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院江苏南京210023 天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电信息技术重点实验室天津300072

基于三明治结构和绝热耦合器,设计了一种分光比可设计的偏振无关光功分器,对波长为1550 nm的光信号实现所需分光比的功率分配。通过调节三明治结构中间层材料SiNx的折射率,使同一波长下横电(TE)和横磁(TM)偏振模的分光比相等,实现偏振无... 详细信息

基于三明治结构和绝热耦合器,设计了一种分光比可设计的偏振无关光功分器,对波长为1550 nm的光信号实现所需分光比的功率分配。通过调节三明治结构中间层材料SiNx的折射率,使同一波长下横电(TE)和横磁(TM)偏振模的分光比相等,实现偏振无关,通过改变绝热耦合器波导间隙的不对称性,获得可设计的分光比。运用三维有限时域差分方法,对器件进行建模仿真,最终结果表明:所设计的器件耦合长度仅为7μm,可设计分光比的最大范围为0.50~0.95,同时支持TE和TM偏振模,插入损耗均低于0.31 dB,分光比容差在±0.01内的带宽可达100 nm,在未来光子集成光路系统中具有潜在的应用价值。

关键词：分光比可设计绝热耦合器三明治结构偏振无关 SiNx

基于光子晶体自准直效应的太赫兹偏振分束器设计

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光学学报 2018年第4期38卷 298-304页

作者：汪静丽刘洋陈鹤鸣南京邮电大学电子与光学工程学院微电子学院江苏南京210023 中国移动通信集团江苏有限公司盐城分公司江苏盐城224000 南京邮电大学贝尔英才学院江苏南京210023

提出了一种新型、紧凑的光子晶体太赫兹(THz)偏振分束器,利用自准直效应实现横电(TE)模和横磁(TM)模的无衍射传输,利用禁带特性实现TE模和TM模的分离。基于平面波展开法和时域有限差分法对太赫兹偏振分束器的性质进行仿真建模分析,结果... 详细信息

提出了一种新型、紧凑的光子晶体太赫兹(THz)偏振分束器,利用自准直效应实现横电(TE)模和横磁(TM)模的无衍射传输,利用禁带特性实现TE模和TM模的分离。基于平面波展开法和时域有限差分法对太赫兹偏振分束器的性质进行仿真建模分析,结果表明,该偏振分束器在2.9~3.01THz频率范围内可实现偏振分离;频率为3THz时,TE模的反射率和TM模的透射率均高于90%,TE模和TM模的消光比分别高达19.9dB和26.24dB。此外,与以往的光子晶体太赫兹偏振分束器相比,所提出的偏振分束器设计简单,更易于实现(无需引入缺陷),尺寸更微小(650μm×650μm),带宽更宽(2.9~3.01THz)。

关键词：光学器件太赫兹偏振分束器平面波展开法时域有限差分法光子晶体自准直

基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构的偏振无关1×2多模干涉型解复用器的设计

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物理学报 2020年第5期69卷 102-109页

作者：汪静丽陈子玉陈鹤鸣南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院南京210023

提出一种基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构多模干涉波导的偏振无关1×2解复用器,用于分离1310和1550 nm两个波长.通过合理选择三明治结构中间层SiNx的折射率,可以调节同一波长两个正交偏振态的拍长相等,实现偏振无关;根据多模干涉原理,... 详细信息

提出一种基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构多模干涉波导的偏振无关1×2解复用器,用于分离1310和1550 nm两个波长.通过合理选择三明治结构中间层SiNx的折射率,可以调节同一波长两个正交偏振态的拍长相等,实现偏振无关;根据多模干涉原理,通过合理选择多模干涉波导的长度与宽度,可以使两个波长的输出像点分别成正像和反像,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件关键结构参数的制作容差进行了分析.结果表明:该器件多模干涉波导的尺寸为4.6μm×227.7μm,插入损耗低至0.18dB,输出波导间的串扰低至–25.7dB, 3dB带宽可达60 nm.另外,本文提出的器件采用Si3N4/SiO2平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.

关键词：多模干涉 Si3N4/SiO2平台偏振无关三明治结构

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偏振无关多模干涉型1×3光功分器的设计

光学学报 2021年第7期41卷 87-94页

作者：汪静丽皇甫利国陈鹤鸣南京邮电大学电子与光学工程学院微电子学院江苏南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院江苏南京210023

设计具有宽带性能的偏振无关1×3光功分器,采用离子辅助沉积方法调节三明治结构芯层SiNx的折射率,使得正交偏振模的拍长相等而实现偏振无关;梯形多模干涉波导与锥形波导的组合可实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。运用有限时... 详细信息

设计具有宽带性能的偏振无关1×3光功分器,采用离子辅助沉积方法调节三明治结构芯层SiNx的折射率,使得正交偏振模的拍长相等而实现偏振无关;梯形多模干涉波导与锥形波导的组合可实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。运用有限时域差分法进行建模仿真及参数优化,结果表明:器件的多模干涉波导长度仅为13.2μm,附加损耗低于0.07 dB,不均匀度低于0.03 dB,0.5 dB带宽高达255 nm,可覆盖S、C、L、U以及部分E波段,在未来集成光学系统中具有较高的应用价值。

关键词：集成光学多模干涉偏振无关三明治结构

基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器的设计

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物理学报 2021年第1期70卷 295-302页

作者：汪静丽陈子玉陈鹤鸣南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院南京210023

提出一种基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm两个波长.通过合理选择夹层结构芯区的折射率及波导间隙,可以调节同一波长两个正交偏振模的耦合长度相等,实现偏振无关;通过合理选择夹层结构波导宽度,... 详细信息

提出一种基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm两个波长.通过合理选择夹层结构芯区的折射率及波导间隙,可以调节同一波长两个正交偏振模的耦合长度相等,实现偏振无关;通过合理选择夹层结构波导宽度,可以使两个波长分别从不同输出波导端口输出,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件性能进行了分析.结果表明:该器件定向耦合波导的长度为23μm,插入损耗低至0.1 dB,输出波导间的串扰低至–26.23 dB,3 dB带宽可达290 nm和200 nm.另外,本文提出的器件采用Si3N4/SiO2平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.

关键词：定向耦合 Si3N4/SiO2 平台偏振无关夹层结构

基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计与仿真

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物理学报 2021年第12期70卷 89-96页

作者：汪静丽张见哲陈鹤鸣南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院南京210023

基于绝缘体上硅的微环谐振器由于成本低、结构紧凑和集成度高等优点,是构成波分复用器、调制器以及光开关等的核心器件.然而,该类器件由于芯层与覆盖层间的高折射率差,具有较大的偏振相关性,在诸多使用偏振无关器件的应用中受到限制.本... 详细信息

基于绝缘体上硅的微环谐振器由于成本低、结构紧凑和集成度高等优点,是构成波分复用器、调制器以及光开关等的核心器件.然而,该类器件由于芯层与覆盖层间的高折射率差,具有较大的偏振相关性,在诸多使用偏振无关器件的应用中受到限制.本文基于亚波长光栅和三明治结构设计了一种偏振无关微环谐振器,通过改变三明治结构中低折射率层SiN_(x)的折射率,同时结合耦合区亚波长光栅的结构参数优化,最终消除微环谐振器的偏振相关性.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对器件的结构参数进行了优化.结果表明,器件在TE和TM偏振模时的3-dB带宽均小于0.8 nm,插入损耗均小于0.8 dB,微环半径仅为10μm,并且在谐振波长1552.26 nm附近的两个自由频谱区内实现了偏振无关.与常见的微环谐振器相比,本文所提出的器件尺寸小、损耗低,可用于构成偏振无关的密集波分复用器,在未来的集成光路中具有较高的应用价值.

关键词：微环谐振器偏振无关亚波长光栅三明治结构

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THz辐射大气传输研究和展望

光电子．激光 2010年第10期21卷 1582-1588页

作者：姚建铨汪静丽钟凯王然徐德刚丁欣张帆王鹏天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300072 南京邮电大学光电工程学院光通信研究所南京江苏210003

THz辐射在大气中的传输特性是THz波空间通信、大气科学及遥感检测等空间应用的基础,掌握不同温度、高度、湿度和压力等条件下THz频段大气透过率窗口的位置和宽度对于促进该频段的应用具有重要意义。本文分析了THz辐射大气传输的研究概况... 详细信息

THz辐射在大气中的传输特性是THz波空间通信、大气科学及遥感检测等空间应用的基础,掌握不同温度、高度、湿度和压力等条件下THz频段大气透过率窗口的位置和宽度对于促进该频段的应用具有重要意义。本文分析了THz辐射大气传输的研究概况,包括大气传输的基本原理,辐射传输方程的推导以及对各类THz辐射大气传输模型的比较,并指出尚待解决的问题,最后对THz辐射大气传输研究给出若干建议和展望。

关键词： THz辐射大气传输辐射传输方程传输模型 THz辐射应用

铌酸锂晶体中参量振荡产生高功率可调谐太赫兹波的实验研究

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中国激光 2011年第4期38卷 230-233页

作者：李忠洋姚建铨徐德刚钟凯邴丕彬汪静丽天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所天津300072 天津大学教育部光电信息技术科学重点实验室天津300072

利用一块大体积MgO：LiNbO3晶体,采用浅表垂直出射方式构成太赫兹（THz）波参量振荡器（TPO）,实现了高功率可调谐的THz波输出,调谐范围为0.8-2.8 THz。当抽运功率密度为197.4 MW/cm^2时,在1.73 THz处每个THz脉冲的最大输出能量为173.9 ... 详细信息

利用一块大体积MgO：LiNbO3晶体,采用浅表垂直出射方式构成太赫兹（THz）波参量振荡器（TPO）,实现了高功率可调谐的THz波输出,调谐范围为0.8-2.8 THz。当抽运功率密度为197.4 MW/cm^2时,在1.73 THz处每个THz脉冲的最大输出能量为173.9 nJ,对应的能量转换效率为2.2×10^-6。实验过程中观察到了一阶和二阶斯托克斯（Stokes）光,一阶Stokes光相对于抽运光的频移等于产生的THz波的频率。

关键词：非线性光学太赫兹波太赫兹波参量振荡器电磁耦子

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光子晶体环形腔的四波长THz滤波器

强激光与粒子束 2016年第10期28卷 75-78页

作者：倪媛季珂汪静丽陈鹤鸣南京邮电大学光电工程学院南京210023 南京邮电大学贝尔英才学院南京210023

提出一种基于光子晶体环形腔的四波长THz滤波器,该滤波器在光子晶体结构中引入两个环形腔,且环形腔内部各增加一个正方形介质柱,四周各引入一个散射介质柱。应用基于时域有限差分法(FDTD)的Rsoft软件进行仿真分析,结果表明通过对内部正... 详细信息

提出一种基于光子晶体环形腔的四波长THz滤波器,该滤波器在光子晶体结构中引入两个环形腔,且环形腔内部各增加一个正方形介质柱,四周各引入一个散射介质柱。应用基于时域有限差分法(FDTD)的Rsoft软件进行仿真分析,结果表明通过对内部正方形介质柱的边长、散射介质柱半径以及耦合介质柱半径等结构参数的调节,可以滤出74.813,76.98,78.168和78.883μm四个太赫兹波长。该滤波器性能优良,透过率高、Q值高、信道隔离度大,对于THz技术应用具有重要意义。

关键词：光子晶体环形腔太赫兹滤波器