長周期條形波導(dǎo)光柵的理論研究.pdf

1、本文首先通過對(duì)長周期波導(dǎo)光柵和長周期光纖光柵在選材、制作工藝等方面的對(duì)比,以及對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外長周期波導(dǎo)光柵研究情況的介紹,說明了長周期波導(dǎo)光柵的可行性和優(yōu)越性. 為了克服光纖在幾何形狀和制作材料方面的局限性,我們使用制作材料和幾何形狀可選擇性較大的條形波導(dǎo)來替代光纖光柵中的光纖,研究長周期條形波導(dǎo)光柵的基本工作原理、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及光學(xué)特性.為此我們先以平板波導(dǎo)為基礎(chǔ)介紹了光在波導(dǎo)中傳輸?shù)幕纠碚?在此基礎(chǔ)之上建立了長周期條形波導(dǎo)光柵

2、的理論模型,并根據(jù)光波導(dǎo)的耦合模理論和相位匹配條件推導(dǎo)出了條形波導(dǎo)光柵的耦合系數(shù)及透射功率公式.為了研究長周期條形波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)和特性,我們以用聚合物PMMA(在λ=1.55/μm處的折射率為1.484)為覆蓋層材料、BCB(在λ=1.55/μm處的折射率為1.543)為條波導(dǎo)材料制作的長周期條形波導(dǎo)光柵為例,設(shè)計(jì)了它的結(jié)構(gòu)模型及制作工藝.我們采用馬卡梯里方法求解條波導(dǎo)的本征方程,為此編寫了C程序,計(jì)算得到了有效折射率和導(dǎo)模的電磁場分布

3、,并據(jù)此進(jìn)一步計(jì)算出了TE模之間、TM模之間耦合的耦合系數(shù). 最后通過對(duì)長周期條形波導(dǎo)光柵的各種參數(shù)之間關(guān)系的討論,我們獲得了條波導(dǎo)的單模條件、光柵周期和覆蓋層厚度對(duì)傳輸模式的影響、光柵凸起高度和覆蓋層厚度對(duì)耦合系數(shù)的影響、光柵凸起高度和光柵長度對(duì)透射功率的影響等,并初步確定了LPCWG的結(jié)構(gòu)參數(shù)和光學(xué)特性參數(shù).此外我們還著重討論了共振波長的偏振敏感性問題,給出了偏振非敏感性條件,并通過對(duì)特定參數(shù)的合理選擇設(shè)計(jì)出具有偏振非敏感性