基于余弦型Y分支光波導結構參數的傳輸性能研究.pdf

1、Y分支作為集成光學中一種重要的基本光波導器件單元，被廣泛用于調制器、功率復用/解復用器、光開關、半導體及馬赫曾德爾結構電光調制器的3dB功分單元和耦合器單元等集成光學器件中。因此對其傳輸性能的研究有積極重要的意義，隨著集成光學技術的發(fā)展，諸多具有不同結構，功能各異的光波導器件應運而生，單純通過實驗來設計光波導器件是很費時費力的，通過計算機輔助設計的手段，對其進行預設計，不但可以克服以上困難，同時能較直觀完備地反映出器件的傳輸特性，準確快

2、速地達到預期的設計要求，于是出現了較多的數值分析方法。其中，光束傳播法就是分析光波導器件的一種好方法。 本文從光波導和光束傳播法兩方面理論及數值分析法對其進行較為詳細的研究。首先，從光波導理論的波動方程出發(fā)，在電磁波方程的基礎上，根據慢包絡近似理論，利用有限差分近似來代替偏微分方程，推出了有限差分光束傳播法(FD—BPM)公式。由于所要模擬的空間是有界情況，需要建立一種人為的邊界條件來模擬無界的情況，因此對邊界條件進行了必要的闡

3、述。然后，利用以上結論建立具體的余弦型Y分支光波導器件的理論模型。并通過計算機模擬出了光場傳播圖，根據以上方法，確定主要結構參數(波導寬度、過渡區(qū)長度、分支高度)對應最小損耗的取值區(qū)間，并確定一個聯合最優(yōu)區(qū)域。進而在此區(qū)域內針對實際器件提取折射率來對各參數進行詳細的定量分析，逐一鎖定最優(yōu)參數值。 數值分析結果，波導寬度10μm、過渡區(qū)長度6mm和分支高度80μm為最佳參數，其傳輸損耗的變化趨勢：隨過渡區(qū)長度的增長而增大，分支高度