본 논문에서는 NRD 도파관 내에 표준 도파관에 대한 트랜지션 기능이 내장된 새로운 형태의 구형 도파관-NRD 도파관 트랜지션을 제안하였다. 새롭게 제안된 구형 도파관-NRD 도파관 트랜지션은 NRD 도파관 입출력측의 기구물 벽 두께와 개구부의 폭을 이용하여 구현된다. 벽 두께의 경우, NRD 도파관 관내 파장의 절반(${\lambda}_g/2$)과 거의 동일하며, 개구부의 폭은 NRD 도파관과 체결되는 표준 도파관의 넓은 변의 길이와 거의 일치한다. 이러한 원리는 주파수 대역과 무관하게 적용 가능하며, 본 논문에서는 38 GHz 대역에서 구형 도파관-NRD 도파관 트랜지션을 제작하여 타당성을 확인하였다. 38 GHz 대에서 제작된 구형 도파관-NRD 도파관 트랜지션은 back-to-back 구조에서 0.4 dB 이하의 삽입 손실과 20 dB 이하의 반사 손실을 갖는다.
Soft robotics has attracted a huge amount of interest in the recent decade or so, be it either actuators or sensors. Recently, a soft optical waveguide sensor has proven its effectiveness for various sensing applications such as strain, force, and bending measurements. The operation principle of the waveguide is simple, but the present technology is far too much complex to manufacture the waveguide. The waveguide fails to attract various practical applications in comparison to other types of sensors despite its superior safety and ease working principle. This study pursues to develop the soft sensors based on the optical phenomena so that the waveguide can be easily manufactured and its design can be conducted. Several physical properties of the waveguide are confirmed through the repetitive experiments in the aspects of strain, force, and bending of the waveguide. Finally, the waveguide sensor is embedded inside the actuator to verify the effectiveness of the proposed waveguide as well as to extend the application fields of the waveguide sensor.
The effect of the specifications of a silicon-on-insulator vertical slot optical waveguide on the sensitivity of homogeneous and surface sensing configurations for TE and TM polarization, respectively, was systematically analyzed using numerical software. The specifications were optimized based on the confinement factor and transmission power of the TE-guided mode distributed in the slot. The waveguide sensitivities of homogeneous and surface sensing were calculated according to the specifications of the optimized slot optical waveguide.
In this study, the slab waveguide was fabricated using potassium-nitride(KNO$_3$) or silver-nitride (AgNO$_3$) molten sources by ion-exchange process. The effective refractive indices of waveguide were measured by Prism-Coupling method. and The characteristics of waveguide(mode dispersion, effective diffusion depth. surface refractive index, diffusion coefficient, and refractive index profile etc,) were investigated by WKB method, In the case of potassium ion-exchange, the computer calculation showed that the refractive index profile of waveguide followed Gaussian function, the surface refractive index increased with ion-exchange time and the effective diffusion depth increased a little as ion-exchange time increased, while the surface refractive index of silver ion-exchanged waveguide decreased with ion-exchange time because of the ion depletion on the surface of waveguide, and the effective diffusion depth seriously with ion-exchange tim. Double ion-exchanged waveguide was fabricated by performing silver ion-exchange after potassium ion-exchange. Double ion-exchanged waveguide had a tight mode binding force since the surface refractive index was larger than single step ion-exchanged waveguide.
Single-mode propagation conditions of X-ray waveguides are investigated by numerical calculations in order to understand the importance of waveguide design parameters, such as core thickness and the optical constants of waveguide materials, on the transmission and coherence properties of the waveguide. The simulation code for mode analyzing is developed based on a numerical solution of the parabolic wave equation. The initial boundary value problem is solved numerically using a finite-difference scheme based on the Crank-Nicolson scheme. The E-field intensities in a core layer are calculated at an X-ray energy of 8.0 keV for air and beryllium(Be) core waveguides with different cladding layers such as Pt, Au, W, Ni and Si to determine the dependence on waveguide materials. The highest E-field intensity radiated at the exit of the waveguide is obtained from the Pt cladded beryllium core with a thickness of 20 nm. However, the intensity from the air core waveguide with Pt cladding reaches 64% of the Be-Pt waveguide. The dependence on the core thickness, which is the major parameter used to generate a single mode in the waveguide, is investigated for the air-Pt, and Be-Pt waveguides at an X-ray energy of 8.0 keV. The mode profiles at the exit are shown for the single mode at a thickness of up to 20 nm for the air-Pt and the Be-Pt waveguides.
Here we report Airy beams coupled with waveguide modes. These waveguide Airy (WAiry) beams propagate through layered planar structures inheriting the characteristics of waveguide modes as well as those of Airy beams, such as diffraction-free and accelerating features. In particular, we focus on the WAiry beams associated with backward waveguide modes, showing that the backward feature can alter the trajectories of the WAiry beams significantly. Based on this, we propose a new scheme of waveguide-type polarization/power beam splitters.
In this paper, it was investigated the guided field intensity distribution of the channel in the silver & potassium ion-exchange glass-waveguide. The guided field intensity distribution analysis of ion-exchange glass-waveguide was based on the combination of the WKB dispersion relationship method with a Gaussian distribution function of refractive index profile and the Field Shadow method to the modeling of the channel waveguide. As the results of the channel waveguide modeling, it was represented 2-dimensional and 3-dimensional field distribution of ion-exchange glass waveguide.
In this work was produced and analyzed a z-cut Ti:LiNbO$_{3}$ optical waveguide which applies for various optical devices.A waveguide channel with a thickness 8 .mu.m and a length 66,000.mu.m and a mach-zehnder interferometer type waveguide were fabricated at a diffusion temperature 1050.deg. C for 6-8hours in a wet $O_{2}$ environment. The resulting Ti:LiNbO$_{3}$ optical waveguide was measured to have a Ti-strip thickness of 950.angs. and low loss. Surfaces and cross-sections of a fabricated waveguide were analysed. The mode pattern anaysis revealed that the waveguide showed a single mode at a 1550nm wavelength. The effective dimension of the waveguide was calculated by measuring a gaussian profile; Wx=10.95.mu. and Wy=9.14.mu.m. a propagation loss, of 0.50dB/cm for a TM mode and 0.45dB/cm for a TE mode, was low enough to be accepatable for optical devices.
Tresna, Wildan Panji;Putra, Alexander William Setiawan;Maruyama, Takeo
Current Optics and Photonics
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제4권6호
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pp.551-557
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2020
A mirror-in-slab waveguide is fabricated on a slab waveguide by using the refractive-index contrast between two materials, with the reflection performance depending on the slab waveguide's design. In this research, a slab waveguide design consisting of silicon (Si) as the core and SiO2 as the substrate was designed and developed to determine the coupling, waveguide, and mirror losses. Based on experimental results, coupling loss is dominant and is affected by the design of the slab waveguide. Furthermore, the mirror loss is affected by the design of the mirror, such as the curvature radius and the size of the mirror. TE and TM polarizations of light are used in the measurements. The experimental results show that mirror losses due to reflection by mirrors are 0.011 dB/mirror and 0.007 dB/mirror for TE and TM polarizations respectively. A simulation was performed to confirm whether the size of mirror is sufficient to reflect the input light, and to check the quality of the surfaces of fabricated mirrors.
In this paper, designed and simulated Power Splitter (PS) integrated Mach-Zehnder interferometer (MZI) based planar type optical waveguide devices (which is called here a PS-MZI). The PS-MZI optical waveguide sensor was preceded by a Y-junction, which splits the input power between the sensor, and a reference branch, to minimize the effect of optical power variations. The PS-MZI optical waveguide sensor induced changing phases of the incident beam, which had fallen upon the waveguide through computer simulation, according to the small changes in the index of refraction, thus beam intensity was changed. The waveguide were optimized at a wavelength of 1550 nm and fabricated according to the design rule of 0.45 delta%, which is the difference of refractive index between the core and clad. The fabrication of PS-MZI optical waveguide sensor was performed by a conventional planar lightwave circuit (PLC) fabrication process. The PS-MZI optical waveguide that was fabricated to be applied as a biosensor revealed a low insertion loss and a low polarization-dependent loss. After having etched the over-clad at the sensor part in the MZI optical waveguide that was fabricated, Ti deposition was made on the adhesion layer, and then Au thin-film deposition was carried out thereon. In addition, its optical properties were measured by having changed the index of refraction oil at the sensing part of the MZI. To apply the planar type PS-MZI optical waveguide as a biosensor, a detection test for Staphylococcus aureus was conducted according to changes in concentration, having adopted Ti-alkoxide as ligand. The detection result of the S. aureus by the PS-MZI optical waveguide sensor was possible to the level of $10^1$ CFU/ml.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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