硅基二氧化硅陣列波導(dǎo)光柵波分復(fù)用器件的研究制作.pdf

1、該文以AWG波分復(fù)用器件為研究對(duì)象,在平面光波導(dǎo)基本理論以及AWG器件的基本原理與設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,主要研究了AWG器件性能的模擬方法、AWG結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)與性能改善以及AWG器件的實(shí)驗(yàn)制作.AWG器件性能的模擬是一個(gè)非常重要的工作,通過(guò)模擬可以對(duì)器件的性能進(jìn)行評(píng)估,從而指導(dǎo)AWG的優(yōu)化設(shè)計(jì).文中采用等效折射率方法把三維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為二維結(jié)構(gòu),然后分別基于高斯光束的傳播和有限差分光束傳播方法(FD-BPM),給出了兩種對(duì)整個(gè)AWG進(jìn)行全局模

2、擬的具體方法.前者是一種解析的模擬方法,簡(jiǎn)單快速;后者為一種數(shù)值模擬方法,能夠得到更為精確的結(jié)果,其應(yīng)用范圍更廣,能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜平坦化AWG的模擬(如MMI結(jié)構(gòu),parabolic結(jié)構(gòu)等).在模擬中,首次對(duì)存在的問(wèn)題做了一些修正,提高了模擬的精度.多通道數(shù)AWG器件的研究是目前的一個(gè)熱點(diǎn).文中采用多點(diǎn)消像差方法,對(duì)多通道數(shù)AWG器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn),改善了傳統(tǒng)的Rowland圓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的緣通道的性能?chē)?yán)重劣化的問(wèn)題,大大改

3、善了多通道數(shù)AWG各通道性能的均勻性,改善了器件性能.多點(diǎn)消像差方法對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)用化高性能的大通道數(shù)AWG有重要意義.頻譜平坦化AWG器件的研究是目前的另一個(gè)熱點(diǎn).文中把多點(diǎn)消像差方法應(yīng)用到多光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,在滿(mǎn)足多點(diǎn)消像差的條件下,實(shí)現(xiàn)AWG頻譜響應(yīng)的平坦化.此方法的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直觀(guān),設(shè)計(jì)得到的各通道的平坦化效果的均勻性好.在多點(diǎn)消像差方法的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了平場(chǎng)型AWG器件的設(shè)計(jì),使得所有通道波長(zhǎng)的成像位置都在同一條直線(xiàn)上,簡(jiǎn)化了器件的結(jié)構(gòu),

4、有利于器件集成,使AWG器件的設(shè)計(jì)更加靈活.以上三種設(shè)計(jì)均以多點(diǎn)消像差方法為基礎(chǔ),可以很方便的把這三種設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái),同時(shí)實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足多個(gè)實(shí)際要求的設(shè)計(jì),這是把多點(diǎn)消像差方法應(yīng)用到AWG的設(shè)計(jì)中所具有的一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn).文中給出了平場(chǎng)型和頻譜平坦化相結(jié)合的設(shè)計(jì)實(shí)例.以多點(diǎn)消像差方法為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)以上的各種設(shè)計(jì)是本文所做的一個(gè)有實(shí)際意義的、創(chuàng)新的工作.在Si基SiO<,2>光波導(dǎo)制作技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了8通道以及16通道200GHz通道間隔的AWG器件