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二維正方晶格光子晶體分束器設(shè)計(jì)與分析

發(fā)布時(shí)間:2020-12-10 15:14
  光學(xué)器件應(yīng)用于集成光路中尺寸必須足夠小,傳統(tǒng)耦合分束方式需較長的耦合距離,尺寸不易控制在較小范圍內(nèi)。采用耦合區(qū)域增加可變介質(zhì)柱可以有效減小耦合距離,在完整的光子晶體中引入直波導(dǎo),并且在直波導(dǎo)的出射端設(shè)計(jì)成3個(gè)波導(dǎo)出射口,其中兩側(cè)出射口結(jié)構(gòu)完全相同。利用時(shí)域有限差分法分析,結(jié)果表明:通過改變直波導(dǎo)間耦合區(qū)域的介質(zhì)柱大小可實(shí)現(xiàn)控制光波功率分配的目的,從而實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)傳播過程的分光比。 

【文章來源】:光通信技術(shù). 2020年04期 第40-42頁 北大核心

【文章頁數(shù)】:3 頁

【部分圖文】:

二維正方晶格光子晶體分束器設(shè)計(jì)與分析


耦合分束器結(jié)構(gòu)模型

變化圖,變化圖,光波,波導(dǎo)


本文使用Rsoft軟件模擬二維光子晶體波導(dǎo)光路傳播,利用麥克斯韋方程組中的2個(gè)旋度方程,通過對(duì)電磁場中的電場、磁場分量在空間和時(shí)間上采取交替抽樣的方式離散化,將含有時(shí)間分量的麥克斯韋旋度方程轉(zhuǎn)化為一組差分方程,并在時(shí)間軸上逐步推進(jìn)地求解空間電磁場,從而模擬光路傳播。仿真中所用的入射光均為1.55μm通信波長,當(dāng)r2=r時(shí),隨著r1的改變分光比(分束器光路和直波導(dǎo)的光波功率比值)的變化如圖2所示。根據(jù)此變化曲線可知,當(dāng)r2不變時(shí),隨著r1增大分光比先變大后變小,并且當(dāng)r1=0.5r時(shí)分光比達(dá)到峰值,大約為1.55,即分束器光路光波功率是直波導(dǎo)的1.55倍;當(dāng)r1=0.6r時(shí)分光比為1,即3條光路的光波功率相等。當(dāng)r1=r時(shí),隨著r2的改變分光比的變化趨勢(shì)如圖3所示。當(dāng)r2=0.4r時(shí)分光比最大,大約為1.6,即此時(shí)分束器光路光波功率是直波導(dǎo)的1.6倍,并且此變化趨勢(shì)和隨著r1半徑的改變分光比的變化趨勢(shì)相同。圖3 分光比隨r2變化圖

變化圖,變化圖,折線,峰值


圖2 分光比隨r1變化圖從圖2和圖3可知,當(dāng)r1=0.5r、r2=0.4r時(shí)分光比達(dá)到峰值。為防止不同的r1和r2導(dǎo)致空間模場分布改變進(jìn)而影響分光比峰值,通過反復(fù)調(diào)整r1和r2大小可得折線如圖4所示。圖中黑色折線表示r1=0.5r時(shí)隨著r2大小改變得到的分光比變化折線,此時(shí)r2=0.4r分光比折線達(dá)到峰值;圖中紅色折線表示r2=0.4r時(shí)隨著r1大小改變得到的分光比變化折線,此時(shí)r1=0.5r分光比折線達(dá)到峰值。對(duì)比以上2種方式的變化結(jié)果,可以看出當(dāng)r1=0.5r、r2=0.4r時(shí)分束器光路分配到的光波功率最大,此時(shí)分光比大概為17。

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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本文編號(hào):2908918

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