衍射光柵型器件的模擬分析及設(shè)計(jì).pdf

1、衍射光柵型器件在當(dāng)今信息時(shí)代中的應(yīng)用正在日益增加.在光通信領(lǐng)域,基于平面波導(dǎo)技術(shù)的集成型衍射光柵器件在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中以其優(yōu)異的性能成為了波分復(fù)用器件的主要發(fā)展方向之一.在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域,從CD到今天的DVD以及未來(lái)的藍(lán)光光盤(BD),基于二維光柵衍射的光盤存儲(chǔ)是高容量高密度信息存儲(chǔ)的最成功并最具潛力的技術(shù)之一.該文針對(duì)上述兩種應(yīng)用對(duì)衍射光柵型器件的模擬、分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)展開了研究.該文對(duì)衍射光學(xué)中常用的兩種分析方法——嚴(yán)格耦合波分析(R

2、CWA)和時(shí)域有限差分法(FDTD)進(jìn)行了總結(jié).針對(duì)在光通信以及光盤存儲(chǔ)領(lǐng)域的具體應(yīng)用,著重對(duì)二維及三維金屬光柵衍射問(wèn)題的嚴(yán)格耦合波分析以及色散媒質(zhì)散射問(wèn)題的時(shí)域有限差分方法進(jìn)行了公式推導(dǎo).該文提出了一種用于模擬分析平面集成型衍射光柵的新的混合衍射方法.該方法結(jié)合了基爾霍夫—惠更斯衍射公式和嚴(yán)格耦合波分析,能夠同時(shí)準(zhǔn)確描述平面集成型衍射光柵器件的成像特性以及偏振相關(guān)衍射特性.針對(duì)實(shí)際光通信應(yīng)用中對(duì)通帶帶寬的需求,該文提出了"結(jié)合空氣槽的

3、漸變輸出波導(dǎo)結(jié)構(gòu)方法"、"三焦點(diǎn)方法"及"顯式公式空間相位調(diào)制法"三種使平面集成型衍射光柵波分復(fù)用器件獲得平頂型頻譜響應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.針對(duì)目前衍射光柵器件在損耗、偏振敏感性等方面的不足,該文對(duì)金屬反射型以及內(nèi)全反射型凹面光柵的偏振相關(guān)的衍射特性進(jìn)行了矢量分析,并基于混合衍射方法提出了更為準(zhǔn)確有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.結(jié)合矢量衍射公式和時(shí)域有限差分方法,該文給出了一種精確模擬光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)中的光學(xué)信號(hào)讀取的三維混合矢量方法.基于其在模型設(shè)定方面