新型Y分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)功能元件研究.pdf

1、Y分支波導(dǎo)是集成光子器件中一種非常重要的單元器件,它有非常廣泛的應(yīng)用,如波導(dǎo)干涉儀、調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光開光、光功分器等。從結(jié)構(gòu)上劃分,Y分支波導(dǎo)可以分為對稱型和非對稱型。以Y分支波導(dǎo)為基本單元所構(gòu)成的光功率分束器是實現(xiàn)集成光子系統(tǒng)性能不可替代的器件,它可將光功率按預(yù)定的比例分配給兩個或兩個以上的輸出設(shè)備。通常,光功率分束器可由無機和有機材料制作。聚合物材料具有很多獨特的特性,因而針對以有機聚合物為材料的功能器件的研究和開發(fā),近年來受

2、到人們的極大關(guān)注和重視。
　　 本文從光波導(dǎo)基本理論出發(fā),介紹了有限差分光束傳播法(FD-BPM)的理論推導(dǎo)。接著分析了有機聚合物脊形波導(dǎo)的單模條件,可以通過選擇適當(dāng)?shù)募箤?、?nèi)脊高和外脊高來實現(xiàn)。計算出當(dāng)波導(dǎo)的脊寬為6μm、內(nèi)脊高為3μm和外脊高為2.5μm時,對于TM模和TE模都滿足單模傳輸條件。然后基于全內(nèi)反射原理,設(shè)計了新型對稱型Y分支結(jié)構(gòu),并采用調(diào)整分支臂相對于波導(dǎo)軸線的橫向偏移量和調(diào)整波導(dǎo)兩分支的偏轉(zhuǎn)角這兩種方式,設(shè)計

3、了非對稱Y分支波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。利用有限差分光束傳播法對波導(dǎo)器件光學(xué)性能進行模擬,得出優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用前一種方式的非對稱Y分支結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)任意分束比輸出;采用后一種方式的非對稱Y分支結(jié)構(gòu)具有輸出損耗低,工藝制作容差好的優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上,分別利用對稱Y型分支波導(dǎo)與非對稱型Y分支波導(dǎo),設(shè)計出1×N型分束器結(jié)構(gòu)。模擬分析中,以1×4分束器為例,通過對波導(dǎo)參數(shù)的合理選擇實現(xiàn)了分束器四個輸出的均勻輸出,四個端口輸出的均分性差別不大于0.45dB。利用