基于Y缺陷的多支路型光子晶体出射光集束

发布时间：2021-11-23 02:14

　　衍射效应会导致出射光发散到各个方向。为了减小衍射效应带来的发散效果,并解决出射端波导辐射距离短、辐射效率低的问题,采用二维正方晶格光子晶体构建了一种新型的光子晶体波导出射口结构。首先采用Y型通道结构来提高输出端的透射率;然后采用多支路结构进行耦合,以提高出射光的集束性,从而增大光波的辐射距离;最后进一步优化了出射口的周期数。通过平面波展开法和时域有限差分法进行分析和仿真,仿真结果表明:在辐射距离为110μm处,辐射光波的发散角度约为3°,辐射效率可达到25%以上;具有Y型缺陷、出射口数目为16,并且出射口周期数为4的正方晶格光子晶体能够实现良好的定向辐射。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

正方晶格光子晶体的色散曲线图

仿真结果如图2(b)所示,可见:当出射光相对稳定并且保持40%以上的辐射效率时,所能达到的辐射距离在15 μm附近。此外,还可以观察到出射光的发散角度非常大,达到了120°。这是因为受衍射效应的影响,光波从一个亚波长的微小结构中透射出后,将会以很大的辐射角度发散。为了得到单波导出射光在不同辐射距离上的辐射效率,在实验中,从横向上的“0”位置开始每隔10 μm放置一个长度为40a的监视器,监测出射光通过单波导结构时的辐射效率。

单波导辐射距离和辐射效率之间的关系如图3所示。从图3所示的仿真结果中可以得出:出射光辐射效率与辐射距离成反比;在0～50 μm区间内,辐射效率近似以指数形式衰减,并且在50 μm处的辐射效率小于0.15。因此,单波导结构不能直接作为出射场结构应用到光子晶体集成器件中,需要对其进行结构优化。2.4 利用Y型缺陷结构实现光波传输优化

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3512916