基于余弦型Y分支光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)的傳輸性能研究.pdf

1、Y分支作為集成光學(xué)中一種重要的基本光波導(dǎo)器件單元，被廣泛用于調(diào)制器、功率復(fù)用/解復(fù)用器、光開(kāi)關(guān)、半導(dǎo)體及馬赫曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)電光調(diào)制器的3dB功分單元和耦合器單元等集成光學(xué)器件中。因此對(duì)其傳輸性能的研究有積極重要的意義，隨著集成光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，諸多具有不同結(jié)構(gòu)，功能各異的光波導(dǎo)器件應(yīng)運(yùn)而生，單純通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)光波導(dǎo)器件是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的手段，對(duì)其進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，不但可以克服以上困難，同時(shí)能較直觀完備地反映出器件的傳輸特性，準(zhǔn)確快

2、速地達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，于是出現(xiàn)了較多的數(shù)值分析方法。其中，光束傳播法就是分析光波導(dǎo)器件的一種好方法。 本文從光波導(dǎo)和光束傳播法兩方面理論及數(shù)值分析法對(duì)其進(jìn)行較為詳細(xì)的研究。首先，從光波導(dǎo)理論的波動(dòng)方程出發(fā)，在電磁波方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)慢包絡(luò)近似理論，利用有限差分近似來(lái)代替偏微分方程，推出了有限差分光束傳播法(FD—BPM)公式。由于所要模擬的空間是有界情況，需要建立一種人為的邊界條件來(lái)模擬無(wú)界的情況，因此對(duì)邊界條件進(jìn)行了必要的闡

3、述。然后，利用以上結(jié)論建立具體的余弦型Y分支光波導(dǎo)器件的理論模型。并通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬出了光場(chǎng)傳播圖，根據(jù)以上方法，確定主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(波導(dǎo)寬度、過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度、分支高度)對(duì)應(yīng)最小損耗的取值區(qū)間，并確定一個(gè)聯(lián)合最優(yōu)區(qū)域。進(jìn)而在此區(qū)域內(nèi)針對(duì)實(shí)際器件提取折射率來(lái)對(duì)各參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的定量分析，逐一鎖定最優(yōu)參數(shù)值。 數(shù)值分析結(jié)果，波導(dǎo)寬度10μm、過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度6mm和分支高度80μm為最佳參數(shù)，其傳輸損耗的變化趨勢(shì)：隨過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而增大，分支高度