長周期條形波導光柵的理論研究.pdf

1、本文首先通過對長周期波導光柵和長周期光纖光柵在選材、制作工藝等方面的對比,以及對當前國內(nèi)外長周期波導光柵研究情況的介紹,說明了長周期波導光柵的可行性和優(yōu)越性. 為了克服光纖在幾何形狀和制作材料方面的局限性,我們使用制作材料和幾何形狀可選擇性較大的條形波導來替代光纖光柵中的光纖,研究長周期條形波導光柵的基本工作原理、結構參數(shù)以及光學特性.為此我們先以平板波導為基礎介紹了光在波導中傳輸?shù)幕纠碚?在此基礎之上建立了長周期條形波導光柵

2、的理論模型,并根據(jù)光波導的耦合模理論和相位匹配條件推導出了條形波導光柵的耦合系數(shù)及透射功率公式.為了研究長周期條形波導光柵的結構和特性,我們以用聚合物PMMA(在λ=1.55/μm處的折射率為1.484)為覆蓋層材料、BCB(在λ=1.55/μm處的折射率為1.543)為條波導材料制作的長周期條形波導光柵為例,設計了它的結構模型及制作工藝.我們采用馬卡梯里方法求解條波導的本征方程,為此編寫了C程序,計算得到了有效折射率和導模的電磁場分布

3、,并據(jù)此進一步計算出了TE模之間、TM模之間耦合的耦合系數(shù). 最后通過對長周期條形波導光柵的各種參數(shù)之間關系的討論,我們獲得了條波導的單模條件、光柵周期和覆蓋層厚度對傳輸模式的影響、光柵凸起高度和覆蓋層厚度對耦合系數(shù)的影響、光柵凸起高度和光柵長度對透射功率的影響等,并初步確定了LPCWG的結構參數(shù)和光學特性參數(shù).此外我們還著重討論了共振波長的偏振敏感性問題,給出了偏振非敏感性條件,并通過對特定參數(shù)的合理選擇設計出具有偏振非敏感性