基于定向耦合效应设计可以任意弯曲的二维光子晶体分束器

利用二维光子晶体的自准直和定向耦合效应设计了一种由一个自准直区域、耦合区和两个周期性介质波导组成分束器,利用平面波展开法从理论上研究了耦合区的色散关系,计算得到了耦合长度,同时使用时域有限差分方法模拟了电磁波在其中的传输特性,得到了稳态的电场分布,讨论了光波从自准直区域到光子晶体波导高效耦合的技术.结果表明:在相位匹配条件下,从自准直区域传播到耦合区域的的电磁波可以有效的分束到两个周期性介质波导中,同时能够弯曲任意角度,而且透射率保持在90%以上.最后,在设计的分束器基础上提出了一种增大点源和像点之间距离的方法.     

基于MIM型表面等离子体光波导的Y形分束器的传输特性研究

采用二维时域有限差分(FDTD)法,分析并对比了弯曲分叉部分的形状分别为正弦形和圆弧形的基于金属-绝缘体-金属(MIM)型表面等离子体光波导的Y形分束器的反射率、传输率以及能量分束比随几何结构参数的变化关系。数值计算表明,波导宽度对这两种Y形分束器传输特性的影响较为明显,两个输出分支的偏移量和弯曲分叉部分的长度对这两种Y形分束器传输特性的影响比较微弱。在600～1500nm波长范围内,弯曲分叉部分为圆弧形的Y形分束器的传输特性比弯曲分叉部分为正弦形的好。对于非对称型Y形分束器,当弯曲分叉部分为正弦形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为明显,能量分束比最大可达到2∶1。当弯曲分叉部分为圆弧形时,偏移量对反射率、传输率和能量分束比的调节作用较为微弱。     

基于三波导定向耦合器的紧凑型偏振分束器的设计

为了提高偏振分束器的消光比,利用混合等离子体波导和条形介质波导之间的非对称定向耦合特性,设计了由两个尺寸不同的硅波导和一个中间输入混合等离子体波导组成的偏振分束器,采用三维时域有限差分法对偏振分束器的结构和性能进行优化.实验结果表明:混合等离子体波导中TE和TM模式的双折射率对比通过介质加载波导增强,可获得超紧凑的结构...     

基于塔尔博特效应的分波器和分束器

给出一个单一器件同时具有分波器和大规模分束器功能的实验结果，其设计原理基于塔尔博特自成像效应。以两波长为例，通过改变分数塔尔博特距离和光栅周期等参量，实验上实现了两波长光信号在空间上的交叉分离。     

基于非球面透镜的光分束器设计

 针对目前532 nm波长光的分束技术在光电测控系统（如激光干涉测速）等领域的广泛应用,提出一种光分束器的设计方法,此分束器可将光纤入射的532 nm绿光分成接近等比的多束光（包括一分二、一分三、一分四）。此系统首先用非球面透镜将光纤入射的光束准直,再通过分光片分光后用同样的透镜将光束耦合进光纤,达到了77%的通光效率,附加损耗约1 dB。详细介绍了非球面透镜的设计、分束器的结构、装配及其实验结果,并对实验结果以及研制过程中影响分束器效率的各种因素进行分析。     

GeSi合金1×4Y级联分束器的有限差分束传播法模拟设计

进一步研究二个问题：（１）理论模拟的方法由快速傅里叶束传播法（ＦＦＴ－ＢＰＭ）改为有限差分束传播法（ＦＤ－ＢＰＭ），并比较了两者的优缺点。（２）模拟设计了对象提高为由ＧｅＳｉ合金单模脊形光波导组成的Ｙ级联１×４光分束器。结果表明，有限差分束传播法比快速傅里叶束传播法及显形有限差分束传播法（ＥＦＤ－ＢＰＭ），除了数学比较容易外，计算速度也快一些。尤其是对传播步长Δｚ的敏感性，有限差分束传播法远没有快速傅里叶束传播法那样严重，便利了束传播法方法的采用。正如束传播法成功地应用于ＧｅＳｉ合金光波导及Ｙ分支器的理论设计，现在用了１×４Ｙ级联分束器同样得到预想的结果。光束在分束器中传播逐步分成二束再分为四束。符合设计要求。     

基于智能算法的片上集成波长分束器设计

波长分束器是全光通信领域中至关重要的元器件。为满足日益复杂的微纳器件的设计要求,提出将有限元方法和移动渐近算法、材料插值法结合,形成了一种适应于微纳光子器件设计、计算速度更快、计算量更小的新逆设计智能算法,这种算法可根据设计者给定的目标函数来完成优化设计,对设计者的专业要求低,适应范围广。基于这一算法,成功地设计出尺寸为2μm×2μm、适用于片上集成的三通道波长分束器。三通道的信号透过率分别为47.5%、 53.4%和52.5%,消光比为36、9.6和20。为微纳器件的设计提供了一种新的思路和借鉴。     

畴腐蚀掺镁铌酸锂光分束器的泰伯效应研究

基于菲涅耳衍射理论分析了畴腐蚀二维周期结构掺镁铌酸锂晶体光分束器的泰伯效应,对光分束器不同占空比D及泰伯分数β条件下的近场光衍射自成像进行了数值模拟研究。设计并制备了不同占空比的畴腐蚀掺镁铌酸锂晶体光分束器,并对其进行了分数泰伯光衍射自成像的实验研究,得到了不同泰伯分数β条件下的近场光衍射强度分布。结果表明,当光分束器占空比D=52%、泰伯分数β=2时,近场衍射自成像效果最佳,实验结果与理论研究结果相符。     

基于自准直效应的光子晶体异质结偏振分束器

基于光子晶体的自准直效应和禁带特性,提出了一种具有非正交异质结结构的光子晶体偏振分束器.无需引入缺陷或波导,可使光波在该结构中准直无发散地传输并实现分束功能,对制造工艺的要求大大降低.利用Rsoft软件,结合平面波展开法和二维时域有限差分法,对提出的偏振分束器进行了仿真研究.结果表明,该偏振分束器在一个较大的频率范围f=0.275—0.285(a/λ)内可实现横电(TE)和横磁(TM)模的大角度偏振分离,TE和TM模的透过率均在88%以上,偏振消光比分别大于26.57 dB和17.50 dB.该结构可应用到太赫兹波段的传输系统中,a=26μm,尺寸大小为572μm×546μm,在91—95μm波长范围内可实现TE和TM模的分离.利用该结构可设计用于光通信系统(n=3.48)的偏振分束器,a=426.25 nm,结构仅为9.38μm×8.95μm.本方案结构简单,易于集成,有望在集成光路的发展中发挥重要作用.     

基于非对称圆弧Y分叉单元的多模光功率分配器结构设计

采用光束传播法(BPM)获取一种全新的基于非对称Y分光单元的多模光功率分配器设计.针对光能量在多模传输波导中分布不均的特点,引入了基于圆弧结构的非对称结构,从而实现了对波导中能量的平均分配.通过对各设计参数与输出功率的关联分析,导出了一系列同多模功率分配器结构相关的公式.以此为基础确定了分别对应于62.5 μm,120...     

光功率分配器

介绍了光功率分配器的结构、整体形状、技术指标要求,以及近年来发展起来的新型光功率分配器。对光功率分配器的关键技术———离子交换法制作光功率分配进行了详细的分析。结果表明,生产玻璃波导光功率分配器的设备和工艺相对其它方法(如LiNbO3光刻蚀法)要简单,一次性的固定投入较少,是生产光功率分配器的理想选择。     

An ultra-short double-wavelength optical power splitter for two waveguides operation based on photonic crystal multimode interference

In this paper, we design an ultra-short 1 × 2 1310/1550 nm double-waveguide optical power splitter based on photonic crystal multimode interference. The device can be used to divide the input beam equally for both 1310 nm and 1550 nm at the same time. The total multimode waveguide length of this device is only about 13 μm, which is one 210th of the conventional dielectric counterparts reported. On the basis of the guided-mode propagation analysis method, the self-imaging effect is discussed for the case of symmetric incidence. The finite-difference time-domain method is used to simulate the propagation of the beam in the multimode interference. The results show that the repetitive appearances of single image and twofold image of the input field occur alternatively in this device.     

基于自映像的光子晶体波导分束器的设计

通过研究2维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过在分束器输入和输出耦合区的连结处设置介质柱,改变输入和输出耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明:设置的介质柱归一化半径分别为0.08和0.177时,对于波长为1.55μm的入射光,该分束器的透射率可高达93%。     

基于自映像的光子晶体波导分束器的设计

通过研究2维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过在分束器输入和输出耦合区的连结处设置介质柱,改变输入和输出耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明:设置的介质柱归一化半径分别为0.08和0.177时,对于波长为1.55 μm的入射光,该分束器的透射率可高达93%。     

Design and fabrication of a three-dimensional polymer optical waveguide polarization splitter

We present a design and fabrication of a three-dimensional polymer optical waveguide polarization splitter by taking into consideration of the induced birefringence effect of the polymer. We show that it is not possible to couple TM light from one waveguide to the other but evanescent coupling for TE light is possible. Hence the polarization splitter can be designed by considering TE mode coupling alone. This has an advantage of short interaction length of the device. Based on this consideration, we fabricated a polarization splitter with a TE extinction ratio of 15 dB and TM extinction ratio of 21 dB.     

Design and analysis of a novel tunable optical power splitter

A novel tunable optical power splitter,with a Y-branch waveguide based on the total internal reflection and a microprism with tunable index refraction,is presented.Numerical simulation of its optical performance shows that a high dynamic range,low optical loss,and relatively low wavelength-dependence can be achieved.This component offers numerous advantages such as ease for fabrication,low cost,and compact size,which are very useful for potential application in integrated optical devices.     

A novel optical beam splitter based on photonic crystal with hybrid lattices

A novel optical beam splitter constructed on the basis of photonic crystal(PC) with hybrid lattices is proposed in this paper.The band gap of square-lattice PC is so designed that the incident light is divided into several branch beams.Triangular-lattice graded-index PCs are combined for focusing each branch.Computational calculations are carried out on the basis of finite-different time-domain algorithm to prove the feasibility of our design.The waveguide is unnecessary in the design.Thus the device has functions of both splitting and focusing beams.Size of the divided beam at site of full-width at half-maximum is of the order of λ/2.The designed splitter has the advantages that it has a small volume and can be integrated by conventional semiconductor manufacturing process.     

电光有机聚合物多模干涉分束器

分束器是光纤通信系统中光无源网络和光子集成回路的重要器件.1×2 MMI(multimode interferences)电光有机聚合物分束器是利用自成像效应设计的.分析了1×2 MMI 的工作原理.利用有效折射率方法(effective index method,EIM)计算出1×2 MMI 三维多模脊形波导的有效折射率分布.利用自成像效应的成像规律计算出成像位置并用导模传输分析法(guided-mode propagation analysis,MPA)对输出波导的光强进行模拟.分析表明:在波长为 1.55μm 的情况下,1×2 MMI 的输出波导的光强在未加电极时可以实现预定分束比输出;加上电极之后,由于电光效应可调控有机聚合物波导折射率的改变,利用有限差分光束传播法模拟输出波导的分束比可在7.6 dB 范围内可调.     

四通道激光干涉仪中二元光学分束器的退偏问题

经理论计算，在四通道激光干涉仪中二元光学分束器的退偏问题通常不会影响仪器的测量精度，实验结果支持这个结论。用其取代传统的棱镜或平板玻璃来分束有着明显的优点。但当光栅周期小于波长量级和测量精度达纳米级时，对其退偏问题要给予充分的考虑。