基于硅周期介质波导的波长分离器、偏振分离器和直角弯曲连接器设计

摘要

本文讨论了两条平行硅周期介质波导间的定向耦合效应，通过搭建模型和物理分析得到两个光通信波段的光波信号（1．31和1．55μm）在平行周期介质波导发生定向耦合时的耦合长度，并根据两种光波信号不同的耦合长度选定一个长度适合的定向耦合区，以此为基础设计出能够将1．31和1．55μm两个波长的光波信号进行分离输出的波长分离器。该器件耦合区长度仅为5μm，且两种波长信号的传输效率都在93％以上。 研究一种能够同时支持TM和TE偏振单模传输的特殊硅周期介质波导，并讨论在两种偏振状态下，1．55μm附近的光波信号在这种周期介质波导间不同的定向耦合效应。通过能带结构的计算选取参数适合的定向耦合区，以此为基础设计出能将同一波长、两种不同偏振的光波分离输出的偏振分离器。该器件耦合区长度仅为4．6μm，且在1．55μm处的偏振度在90％以上。 利用在硅周期介质波导直角弯曲拐角处加入阵列型谐振腔的方法设计出结构紧凑的、尖锐的直角弯曲连接器，并进行了相应的谐振腔结构优化，提高传输效率。经优化后的器件弯曲长度仅为三个晶格常数，且对1．55μm附近的光波信号传输效率都在90％以上。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2周期介质波导及其研究现状

1.3本论文的研究内容

1.4本论文使用的分析和计算方法

参考文献

第二章基于硅周期介质波导的波长分离器

2.1单排周期介质波导的能带结构

2.2基于定向耦合的周期介质波导波长分离器设计理论

2.3波长分离器的结构设计及性能分析

2.4本章小结

参考文献

第三章基于硅周期介质波导的偏振分离器

3.1支持TM/TE偏振的周期介质波导波导设计

3.2基于定向耦合的周期介质波导偏振分离器设计理论

3.3偏振分离器的结构设计及性能分析

3.4本章小结

参考文献

第四章基于硅周期介质波导的直角弯曲连接器

4.1 简单直角弯曲连接器

4.2方形谐振腔型直角弯曲连接器

4.3谐振腔修正后的直角弯曲连接器

4.4谐振腔型弯曲连接器与弧形弯曲连接器的比较

4.5本章小结

参考文献

全文总结

附录

致谢