二维正方晶格光子晶体分束器设计与分析
发布时间：2020-12-10 15:14
光学器件应用于集成光路中尺寸必须足够小,传统耦合分束方式需较长的耦合距离,尺寸不易控制在较小范围内。采用耦合区域增加可变介质柱可以有效减小耦合距离,在完整的光子晶体中引入直波导,并且在直波导的出射端设计成3个波导出射口,其中两侧出射口结构完全相同。利用时域有限差分法分析,结果表明:通过改变直波导间耦合区域的介质柱大小可实现控制光波功率分配的目的,从而实现了波导传播过程的分光比。
【文章来源】：光通信技术. 2020年04期 第40-42页 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
耦合分束器结构模型
本文使用Rsoft软件模拟二维光子晶体波导光路传播，利用麦克斯韦方程组中的2个旋度方程，通过对电磁场中的电场、磁场分量在空间和时间上采取交替抽样的方式离散化，将含有时间分量的麦克斯韦旋度方程转化为一组差分方程，并在时间轴上逐步推进地求解空间电磁场，从而模拟光路传播。仿真中所用的入射光均为1.55μm通信波长，当r2=r时，随着r1的改变分光比（分束器光路和直波导的光波功率比值）的变化如图2所示。根据此变化曲线可知，当r2不变时，随着r1增大分光比先变大后变小，并且当r1=0.5r时分光比达到峰值，大约为1.55，即分束器光路光波功率是直波导的1.55倍；当r1=0.6r时分光比为1，即3条光路的光波功率相等。当r1=r时，随着r2的改变分光比的变化趋势如图3所示。当r2=0.4r时分光比最大，大约为1.6，即此时分束器光路光波功率是直波导的1.6倍，并且此变化趋势和随着r1半径的改变分光比的变化趋势相同。图3 分光比随r2变化图
图2 分光比随r1变化图从图2和图3可知，当r1=0.5r、r2=0.4r时分光比达到峰值。为防止不同的r1和r2导致空间模场分布改变进而影响分光比峰值，通过反复调整r1和r2大小可得折线如图4所示。图中黑色折线表示r1=0.5r时随着r2大小改变得到的分光比变化折线，此时r2=0.4r分光比折线达到峰值；图中红色折线表示r2=0.4r时随着r1大小改变得到的分光比变化折线，此时r1=0.5r分光比折线达到峰值。对比以上2种方式的变化结果，可以看出当r1=0.5r、r2=0.4r时分束器光路分配到的光波功率最大，此时分光比大概为17。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究[J]. 刘文楷,孙耀,董小伟. 激光技术. 2017(04)
[2]二维正方晶格光子晶体三光波导方向耦合器[J]. 苏康,王梓名,刘建军. 光学学报. 2016(03)
[3]二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化[J]. 王晨歌,张彩妮,陈侃,黄腾超,舒晓武,刘承. 光子学报. 2014(12)
[4]跑道型结构光子晶体波导定向耦合器[J]. 崔乃迪,寇婕婷,梁静秋,王维彪,郭进,冯俊波,滕婕. 发光学报. 2013(03)
[5]光子晶体异质结耦合波导光开关[J]. 黎磊,刘桂强,陈元浩. 光学学报. 2013(01)
[6]一种新型光子晶体波导定向耦合型超微偏振光分束器[J]. 朱桂新,于天宝,陈淑文,廖清华,刘念华,黄永箴. 光子学报. 2010(03)
本文编号：2908918
【文章来源】：光通信技术. 2020年04期 第40-42页 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
耦合分束器结构模型
本文使用Rsoft软件模拟二维光子晶体波导光路传播，利用麦克斯韦方程组中的2个旋度方程，通过对电磁场中的电场、磁场分量在空间和时间上采取交替抽样的方式离散化，将含有时间分量的麦克斯韦旋度方程转化为一组差分方程，并在时间轴上逐步推进地求解空间电磁场，从而模拟光路传播。仿真中所用的入射光均为1.55μm通信波长，当r2=r时，随着r1的改变分光比（分束器光路和直波导的光波功率比值）的变化如图2所示。根据此变化曲线可知，当r2不变时，随着r1增大分光比先变大后变小，并且当r1=0.5r时分光比达到峰值，大约为1.55，即分束器光路光波功率是直波导的1.55倍；当r1=0.6r时分光比为1，即3条光路的光波功率相等。当r1=r时，随着r2的改变分光比的变化趋势如图3所示。当r2=0.4r时分光比最大，大约为1.6，即此时分束器光路光波功率是直波导的1.6倍，并且此变化趋势和随着r1半径的改变分光比的变化趋势相同。图3 分光比随r2变化图
图2 分光比随r1变化图从图2和图3可知，当r1=0.5r、r2=0.4r时分光比达到峰值。为防止不同的r1和r2导致空间模场分布改变进而影响分光比峰值，通过反复调整r1和r2大小可得折线如图4所示。图中黑色折线表示r1=0.5r时随着r2大小改变得到的分光比变化折线，此时r2=0.4r分光比折线达到峰值；图中红色折线表示r2=0.4r时随着r1大小改变得到的分光比变化折线，此时r1=0.5r分光比折线达到峰值。对比以上2种方式的变化结果，可以看出当r1=0.5r、r2=0.4r时分束器光路分配到的光波功率最大，此时分光比大概为17。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究[J]. 刘文楷,孙耀,董小伟. 激光技术. 2017(04)
[2]二维正方晶格光子晶体三光波导方向耦合器[J]. 苏康,王梓名,刘建军. 光学学报. 2016(03)
[3]二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化[J]. 王晨歌,张彩妮,陈侃,黄腾超,舒晓武,刘承. 光子学报. 2014(12)
[4]跑道型结构光子晶体波导定向耦合器[J]. 崔乃迪,寇婕婷,梁静秋,王维彪,郭进,冯俊波,滕婕. 发光学报. 2013(03)
[5]光子晶体异质结耦合波导光开关[J]. 黎磊,刘桂强,陈元浩. 光学学报. 2013(01)
[6]一种新型光子晶体波导定向耦合型超微偏振光分束器[J]. 朱桂新,于天宝,陈淑文,廖清华,刘念华,黄永箴. 光子学报. 2010(03)
本文编号：2908918
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2908918.html
