光折變長周期波導光柵耦合器的研究.pdf

1、基于波導光柵結構的光耦合器在新一代高速通信系統(tǒng)中起著重要的作用，是實現(xiàn)大容量、集成化、高速率全光網(wǎng)通信的關鍵節(jié)點器件。本文以鈮酸鋰晶體(LiNbO3)作為基底材料，研究了基于光折變長周期波導光柵的耦合器。
　　首先，設計了基于Ti∶LiNbO3波導的光折變長周期光柵濾波器。理論分析了制作波導的初始條件，得到在第一次擴鈦時的鈦條初始厚度τ=30nm，擴散深度為d=7.3μm，第二次擴鈦時的鈦條初始厚度和寬度τ=80nm和w=4μm。

2、在X和Y方向的擴散深度分別為dx=3.9μm和dy=4.9μm的情況下，可以獲得單模波導和只存在一階模的包層結構。計算得到了在上述條件下，TM模式條形波導導模和包層模的有效折射率分別為2.14169和2.13781。進而計算得到長周期波導光柵的光柵周期為400μm，兩束記錄光的夾角為0.076°。然后運用耦合模理論，得到了光柵耦合系數(shù)κ=112.23m-1，100％耦合長度L=1.4cm，該長度符合光學器件小型化和集成化的要求。通過分析

3、在100％耦合位置的濾波光譜，可知其峰值半高寬為25nm且旁瓣很小，可以適用于粗波分復用系統(tǒng)。
　　其次，我們從實驗角度研究了基于Ti∶LiNbO3波導的光折變長周期光柵濾波器，設計了光柵制作和濾波檢測的實驗方案。通過雙光束干涉法，實驗制作了基于LiNbO3晶體的體全息布拉格光柵濾波器，得到了在1548nm波長處峰值半高寬為4nm，衍射效率為10％的濾波效果。為之后具體開展基于Ti∶LiNbO3波導的光折變長周期光柵濾波器的實驗工

4、作奠定了實驗基礎。
　　最后，對基于Ti∶LiNbO3波導的光折變長周期光柵耦合器進行了結構設計。通過理論分析得到在兩根條形波導間距大于7μm時，倏逝場耦合效應C可以忽略。在兩個長周期光柵完全對齊的情況下，對長周期光柵耦合方程進行了求解，得到了兩根條形波導和包層中的歸一化功率，并且求出了最小100％耦合長度Lmin=1.98cm。在復合信號光只從單根波導入射的初始條件下，得到了在100％耦合處發(fā)射波導和接收波導的傳輸光譜，以及滿足