三維光波導(dǎo)設(shè)計(jì)算法研究以及在偏振旋轉(zhuǎn)器中的應(yīng)用.pdf

1、全光傳輸網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展亟需各種性能優(yōu)異、低成本的光器件。光集成技術(shù)使得器件體積減小,功耗和成本降低,系統(tǒng)可靠性大大的增強(qiáng)。偏振旋轉(zhuǎn)器是實(shí)現(xiàn)100Gbits/s DP-QPSK系統(tǒng)的關(guān)鍵器件,可以實(shí)現(xiàn)任意偏振角度的旋轉(zhuǎn)?；贗II-V族化合物半導(dǎo)體的無(wú)源波導(dǎo)偏振旋轉(zhuǎn)器,更是具有直接與激光器調(diào)制器集成的優(yōu)點(diǎn)。
　　只有簡(jiǎn)單的一維平板波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以用解析法分析。很多結(jié)構(gòu),如矩形波導(dǎo)和脊波導(dǎo)無(wú)法用解析法分析,只能通過(guò)數(shù)值解法分析。設(shè)計(jì)高性能

2、,高效率的光波導(dǎo)仿真算法十分必要。對(duì)于仿真類似偏振旋轉(zhuǎn)器這種高折射率差波導(dǎo),論文提出了用于解決全矢量波束傳播算法(FV-BPM)中耦合項(xiàng)易于發(fā)散問(wèn)題的新的算法形式,并對(duì)其合理性進(jìn)行了解釋。仿真中只要添加兩層折射率漸變層,即可很好的控制算法發(fā)散。算法簡(jiǎn)單靈活,對(duì)真實(shí)模場(chǎng)影響很小,算法準(zhǔn)確度得到保證。接著,介紹了虛軸位移算法,并提出了新的用于實(shí)數(shù)域解模算法的邊界處理算法,對(duì)脊波導(dǎo)模場(chǎng)進(jìn)行了求解,在100微米內(nèi)模場(chǎng)和有效折射率即可迅速收斂穩(wěn)定

3、。
　　論文對(duì)標(biāo)量光波動(dòng)方程進(jìn)行了矢量修正,得出了優(yōu)化的更加準(zhǔn)確的矢量耦合模式理論。在仿真偏振旋轉(zhuǎn)器周期和長(zhǎng)度上,上述理論所需時(shí)間約只有 FV-BPM的十二分之一,大大節(jié)省了器件設(shè)計(jì)時(shí)間。通過(guò)對(duì)本文提出的前后交替對(duì)稱周期交替脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的耦合系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析,預(yù)測(cè)了高性能的偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
　　論文對(duì)負(fù)載條前后交替對(duì)稱周期結(jié)構(gòu)偏振旋轉(zhuǎn)器進(jìn)行了全矢量BPM仿真和矢量耦合模式理論分析。圍繞耦合長(zhǎng)度,器件周期以及插入損耗等特性,