新型Y分支波導結構及其相關功能元件研究.pdf

1、Y分支波導是集成光子器件中一種非常重要的單元器件,它有非常廣泛的應用,如波導干涉儀、調制器、模數(shù)轉換器、光開光、光功分器等。從結構上劃分,Y分支波導可以分為對稱型和非對稱型。以Y分支波導為基本單元所構成的光功率分束器是實現(xiàn)集成光子系統(tǒng)性能不可替代的器件,它可將光功率按預定的比例分配給兩個或兩個以上的輸出設備。通常,光功率分束器可由無機和有機材料制作。聚合物材料具有很多獨特的特性,因而針對以有機聚合物為材料的功能器件的研究和開發(fā),近年來受

2、到人們的極大關注和重視。
　　 本文從光波導基本理論出發(fā),介紹了有限差分光束傳播法(FD-BPM)的理論推導。接著分析了有機聚合物脊形波導的單模條件,可以通過選擇適當?shù)募箤?、內脊高和外脊高來實現(xiàn)。計算出當波導的脊寬為6μm、內脊高為3μm和外脊高為2.5μm時,對于TM模和TE模都滿足單模傳輸條件。然后基于全內反射原理,設計了新型對稱型Y分支結構,并采用調整分支臂相對于波導軸線的橫向偏移量和調整波導兩分支的偏轉角這兩種方式,設計

3、了非對稱Y分支波導結構。利用有限差分光束傳播法對波導器件光學性能進行模擬,得出優(yōu)化的結構參數(shù)。采用前一種方式的非對稱Y分支結構能夠實現(xiàn)任意分束比輸出;采用后一種方式的非對稱Y分支結構具有輸出損耗低,工藝制作容差好的優(yōu)點。在此基礎上,分別利用對稱Y型分支波導與非對稱型Y分支波導,設計出1×N型分束器結構。模擬分析中,以1×4分束器為例,通過對波導參數(shù)的合理選擇實現(xiàn)了分束器四個輸出的均勻輸出,四個端口輸出的均分性差別不大于0.45dB。利用