衍射光柵型器件的模擬分析及設計.pdf

1、衍射光柵型器件在當今信息時代中的應用正在日益增加.在光通信領域,基于平面波導技術的集成型衍射光柵器件在密集波分復用系統(tǒng)中以其優(yōu)異的性能成為了波分復用器件的主要發(fā)展方向之一.在信息存儲領域,從CD到今天的DVD以及未來的藍光光盤(BD),基于二維光柵衍射的光盤存儲是高容量高密度信息存儲的最成功并最具潛力的技術之一.該文針對上述兩種應用對衍射光柵型器件的模擬、分析及優(yōu)化設計展開了研究.該文對衍射光學中常用的兩種分析方法——嚴格耦合波分析(R

2、CWA)和時域有限差分法(FDTD)進行了總結.針對在光通信以及光盤存儲領域的具體應用,著重對二維及三維金屬光柵衍射問題的嚴格耦合波分析以及色散媒質散射問題的時域有限差分方法進行了公式推導.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.該方法結合了基爾霍夫—惠更斯衍射公式和嚴格耦合波分析,能夠同時準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衍射特性.針對實際光通信應用中對通帶帶寬的需求,該文提出了"結合空氣槽的

3、漸變輸出波導結構方法"、"三焦點方法"及"顯式公式空間相位調制法"三種使平面集成型衍射光柵波分復用器件獲得平頂型頻譜響應的優(yōu)化設計方法.針對目前衍射光柵器件在損耗、偏振敏感性等方面的不足,該文對金屬反射型以及內全反射型凹面光柵的偏振相關的衍射特性進行了矢量分析,并基于混合衍射方法提出了更為準確有效的優(yōu)化設計方法.結合矢量衍射公式和時域有限差分方法,該文給出了一種精確模擬光盤存儲系統(tǒng)中的光學信號讀取的三維混合矢量方法.基于其在模型設定方面