基于全矢量有限元法的硅基多槽波導(dǎo)分析.pdf

1、硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的光學(xué)特性及其在光電子器件方面的廣闊應(yīng)用前景而日益受到人們的重視。槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)幾何尺寸小、光場(chǎng)限制能力高，其材料選擇為非線性時(shí)，由三階Kerr效應(yīng)引起的非線性使其具有良好的開關(guān)特性，可以用在許多光電子器件的設(shè)計(jì)制備中，使得槽波導(dǎo)成為全光通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，對(duì)槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的研究也越來(lái)越重要。本文主要應(yīng)用全矢量有限元法結(jié)合完美匹配層分析水平及垂直硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性，在分析硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)線性本征模的基

2、礎(chǔ)上選取合適的槽波導(dǎo)幾何尺寸、材料參數(shù)，進(jìn)一步分析了硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的非線性特性。
　　文中首先綜述了槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的原理、分析方法、發(fā)展及研究現(xiàn)狀；接著詳細(xì)介紹了全矢量有限元法分析線性、非線性槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的過(guò)程；然后分析了不同類型硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)槽的寬度、厚度、折射率、側(cè)壁傾斜角度等對(duì)其線性光學(xué)特性的影響，得到了限制因子高、有效模式面積小的槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；接下來(lái)分析了不同非線性材料、不同側(cè)壁傾斜角度硅基多槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的非線性系數(shù)、非線性相移

3、等特性；最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)果表明：
　　不同類型槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式分布具有相似性、獨(dú)特性，與傳統(tǒng)光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式分類不同，槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基模被分裂成對(duì)稱、反對(duì)稱甚至更高階對(duì)稱模式。不同類型的槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以提供不同方向上的光場(chǎng)限制能力，對(duì)水平槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)TM對(duì)稱基模的光場(chǎng)可以很好地限制在槽中，而對(duì)垂直槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)TE對(duì)稱基模的光場(chǎng)可以很好地限制在槽中。槽波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料參數(shù)等均能影響其模式特性，合理設(shè)計(jì)槽波導(dǎo)，可以得到