單模光纖和光波導(dǎo)器件連接耦合技術(shù)的研究.pdf

1、光波導(dǎo)和單模光纖(SMF)的耦合是光波導(dǎo)器件研制過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一.影響其有效耦合的主要因素是模場失配.模斑轉(zhuǎn)換器(SSC)是解決模場失配問題的一種有效手段,已成為光波導(dǎo)器件的光波入/出口元件.本文首先從Maxwell方程組出發(fā),系統(tǒng)總結(jié)了有限差分束傳輸法(FD-BPM),推導(dǎo)出基于慢變包絡(luò)近似(SEVA)的三維時域有限差分束傳輸方程(FDTD-BPM),并進一步將交替隱式迭代法(ADIM)和綜合道格拉斯格式(GD)應(yīng)用于該方程,得到

2、了具有較高穩(wěn)定性和較高精度的的差分方程.同時,對激勵源和邊界條件的使用都作了較為詳細(xì)的探討.接著,本文基于FD-BPM深入研究了基于GaAs半導(dǎo)體材料的脊型光波導(dǎo)和單模光纖間SSC,分析了其中光波傳輸演變以及引起插入損耗的各種因素,如側(cè)面邊界、長度、大端寬度和厚度,以及連接光纖和模斑轉(zhuǎn)換器的過渡波導(dǎo)的有關(guān)參數(shù),分別確定了二維、三維錐形光波導(dǎo)模斑轉(zhuǎn)換器、三維錐形光波導(dǎo)模斑轉(zhuǎn)換器和過渡波導(dǎo)的最佳參數(shù).對橫向偏移與損耗增量的關(guān)系、SSC中的光