基于二維衍射理論與空間濾波原理的新型硅基無源光器件的研究.pdf

1、集成化是目前光波導(dǎo)器件發(fā)展的一個主要趨勢，而硅基平臺由于其具有高折射率差、尺寸小、集成度高以及與成熟的COMS工藝相兼容等一系列優(yōu)點，因此被認為是最有前景的集成光子回路解決方案。目前已經(jīng)有大量的無源光器件成功地在硅基平臺上實現(xiàn)，尤其是應(yīng)用最廣泛的光波分復(fù)用器與光功率分束器。
　　本文分別提出了一種新型的平面光波導(dǎo)超多路光功率分束器以及一種新型的具有波分解復(fù)用和光功率合束雙功能的混合器件。這兩個器件的設(shè)計方案均是基于衍射光學(xué)中的波前

2、干涉理論以及空間濾波原理。
　　新型的基于平面光波導(dǎo)的超多路光功率分束器主要采用衍射光學(xué)中的波前干涉理論以及空間濾波原理，將相位光柵的直流空間頻率分量和各個交流空間頻率分量在空間頻譜面進行空間分離，并在空間頻譜面對直流分量引入特定相移后，在輸出平面將各階空間頻率分量再次疊加，使得每個周期內(nèi)部分區(qū)域的輸出場分布得到增強，其余區(qū)域的輸出場分布得到抵消，從而實現(xiàn)超多路分束的效果。其設(shè)計方案新穎，不同于傳統(tǒng)的光功率分束器，并且可以實現(xiàn)超多

3、（如128路、256路、512路）的光功率分束以及分路數(shù)理論上可擴充性的優(yōu)點。我們以基于SOI平臺的256路的輸出通道為例進行了具體的器件設(shè)計和計算模擬，其設(shè)計的結(jié)構(gòu)整體尺寸約為1.2mm?5mm。經(jīng)過數(shù)值模擬計算，對于工作波長0?=1550nm，我們得到的器件插入損耗為1.1dB，輸出通道非均勻性為1.7dB。
　　新型的用于時分-波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)的具有波分解復(fù)用和光功率合束的雙功能混合器件，其主要功能為：對于下行光信號傳輸，

4、器件作為一個1×N的波分解復(fù)用器，實現(xiàn)分波的功能；對于上行光信號傳輸，器件主要作為一個N×1的光功率合束器。其設(shè)計方案新穎，結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是基于陣列波導(dǎo)光柵，并在其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做了相應(yīng)改變，從而實現(xiàn)了波分解復(fù)用和功率合束的雙功能。我們以基于SOI平臺的32路的輸出通道為例進行了具體的器件設(shè)計和計算模擬，其設(shè)計的結(jié)構(gòu)整體尺寸約為900×25002?m。經(jīng)過數(shù)值模擬計算，對于下行波分解復(fù)用，其插入損耗和相鄰?fù)ǖ来當(dāng)_分別為4.6dB和-16.3d