基于短程透鏡的波導(dǎo)模式分析.pdf

1、無論作為光學(xué)成像器件還是作為光信息處理的傅立葉變換元件,光波導(dǎo)透鏡都是光子技術(shù)中的重要元件.在聲光頻譜分析器、光纖陀螺芯片和光盤存取系統(tǒng)等光路中,都需要光波導(dǎo)透鏡對導(dǎo)波光進(jìn)行聚焦、準(zhǔn)直.對于光纖通信系統(tǒng)使用的波分復(fù)用器件,也有采用波導(dǎo)透鏡—光柵結(jié)構(gòu)實現(xiàn)波分復(fù)用的方案.短程透鏡具有無色差、無模式轉(zhuǎn)換和不受襯底折射率影響的優(yōu)點,在多種波導(dǎo)透鏡中尤其受到重視.該文著重圍繞光波導(dǎo)短程透鏡的設(shè)計、制備作了研究,并對其特性進(jìn)行了實驗測試,用時域有限

2、差分法(FDTD)對導(dǎo)波模式分布進(jìn)行了探索研究.光波導(dǎo)透鏡可以分為三部分進(jìn)行設(shè)計.第一部分為平面波導(dǎo);第二部分為曲面光波導(dǎo)即透鏡部分;第三部分為平面波導(dǎo)和透鏡部分的過渡區(qū),即卷邊.平面波導(dǎo)和條形波導(dǎo)是一切波導(dǎo)分析的基礎(chǔ).該文分別用解析法和數(shù)值法對其模式進(jìn)行了較深入的研究.對于給定的波導(dǎo)參數(shù)通過程序計算得出了波導(dǎo)傳播的模式數(shù)及每個模式對應(yīng)的傳播參數(shù).通過時域有限差分法計算了不同輸入波形下波導(dǎo)中的場分布,從而證明了波導(dǎo)中的場分布只與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

3、有關(guān),而與輸入光波的波形無關(guān).在Scotti等人提出的求解非球面光波導(dǎo)短程透鏡一般解析方法的基礎(chǔ)上,研究了卷邊函數(shù)對透鏡旋轉(zhuǎn)母線曲率的影響,給出了具有連續(xù)二階導(dǎo)數(shù)的過渡區(qū)母線函數(shù)形式,有效地消除了透鏡卷邊兩端的曲率奇點,從而在理論上能夠減小由于波導(dǎo)彎曲造成的導(dǎo)光損耗.具體設(shè)計和研制了理想光波導(dǎo)短程透鏡,通過實驗測試,短程透鏡在通光孔徑(8mm)內(nèi)消除了球差,對4.78mm寬的平面波束,其焦點束斑為3.3μm.對彎曲波導(dǎo)模式分析,要給出解