基于有机聚合物的M-Z波导设计

M-Z光波导是有机聚合物电光调制器的重要结构单元.将有效折射率法与二维差分束传播法相结合,利用有效折射率法计算了聚合物脊形波导的横向折射率分布及有效折射率.由Maxwell方程出发,结合辐射透明边界条件,采用Crank-Nicholson差分格式,得出有限差分束传播法的计算格式.通过对M-Z型波导结构中TM模的传播及损...     

基于Optiwave的脊形SiGe-OI光波导结构设计

利用有效折射率的数值解法,计算出了SiGe OI脊形光波导的有效折射率.通过对SiGe OI光波导结构参量的理论分析和计算,得到了SiGe OI脊形光波导传输单模光波时内外脊高H,h及脊宽W的尺寸.通过Optiwave软件对SiGe OI脊形光波导进行建模仿真,验证了理论分析和计算的正确性.     

脊形聚合物光波导制备及理论分析

报道了利用铝膜作掩模,通过紫外光照射制备键合型聚合物DANS－PMMA脊形光波导的新方法。所制备的聚合物脊形光波导,其形状与通常的脊形波导相同,但内部折射率又与矩形波导类似。从理论上推导出脊形波导的模式本征值方程,并给出相应的归一化通用曲线,可以供相应波导设计和制备作为参考。     

聚合物波导M-Z调制器TM模的泰勒级数展开法研究

根据聚合物脊型波导的结构特点,利用有效折射率法求出其横向折射率分布,将三维传播转化为二维传播,并从标量波动方程出发,在傍轴近似的情况下,采用Crank-Nicholson差分格式,得到了泰勒级数展开法基本计算格式,并对算法进行了适当优化;通过对Mach-Zehnder光波导TM模的模拟,分析了各种参数对损耗的影响。结果表明：泰勒级数展开法具有精度高、稳定性好、算法简单、易于编程等优点,是一种比较理想的光波导数值分析方法,可为聚合物电光调制器的设计制作提供理论参考。     

聚合物电光调制器中M-Z波导TM模分析

M-Z光波导是聚合物电光调制器的重要结构单元。利用有效折射率法计算聚合物脊形波导的横向折射率分布，将三维光波场传播简化为二维传播。从导模满足的标量波动方程出发，结合透明边界条件，采用Crank-Nicholson差分格式，得出有限差分束传播法的基本计算格式。通过对M Z型波导结构中TM模的传播及损耗特性进行理论分析，系统地研究了脊宽、分支角等结构参数对损耗的影响。研究表明，有效折射率法与二维有限差分束传播法的结合可以较好地解决脊形M Z波导的设计问题。该方法具有精度高、计算量小及效率高等优点，为聚合物电光调制器的制备提供了理论依据。     

用有效折射率法和有限元法分析多量子阱条形光波导

本文提出了一种快速和精确分析多量子阱(MQW)条形光波导的新算法。它基于有效折射率法和有限元法的结合。首先,由等效的平面波导替换多量子阱条形结构,用有效折射率法从原来问题得到平面波导的折射率分布;然后,用有限元法计算等效结构中E_(mn)~x模和E_(mn)~y模的传播常数和场强分布。文中给出了任意阱数和不同宽度多量子阱的对称结构和不对称结构的结果。     

介质光波导模式传播特性的有有效折射率/有限元分析法

本文扩展了有效折射率/有限元法(EI-FEM)的应用,对几种不同结构和折射率分布的介质光波导的模式传播特性进行了计算和分析,并讨论了该方法的精度。结果表明,EI-FEM为各种集成光学器件设计提供了一种简单快速、适应性强、系统化而又比较精确的近似计算方法。     

用平面映射边界条件的伽辽金法分析耦合脊形光波导

用平面射映边界条件的伽辽金法分析耦合脊形光波导的结果表明，耦合脊形光波导的耦合能力随脊高增加而减小，随波导间距增加呈指数衰减。给出了耦合脊形光波导所承载的偶、奇模电场分布，其结果与采用其它方法得出的结果吻合得较好，可以优化波导光电子器件的结构参数。另外，平面映射边界条件避免了非物理反射，待求矩阵小，计算效率高。     

梯形截面脊形介质波导导模的分析

本文给出用分区分离变量法计算梯形截面脊形介质波导传插特性与场分布的近似方法.所导出的数学表达式形式简单,物理图象清晰,可用袖珍计算器进行计算,计算工作量较小,所得结果与精确数值计算结果符合较好.     

光漂白聚合物波导折射率轮廓的确定

通过实验发现了光漂白聚合物薄膜厚度随光照时间按指数衰减的规律收缩,在此基础上,利用ｍ线法和精确的转移矩阵理论,由数值拟合得到的聚合物波导的折射率轮廓为费米函数。     

聚合物Y分支脊形波导的单模条件

有机聚合物光波导近年来成为研究的热点,它为实现下一代的光电集成回路提供了另外一种选择。它所具有的一系列优点如下:(1)与传统的材料相比,有机聚合物光波导容易在各种衬底上制作,其制作成本也得以降低,并且使得与有源器件如激光器、调制器、探测器的单片集成成为可能;(2)有机聚合物波导材料的折射率可以进行调整以满足耦合损耗和弯曲损耗的折中选择;(3)此外,有机聚合物的热光系数比SiO₂大一个数量级,而其导热系数却比SiO₂和Si小得多。有机聚合物Y分支是强度调制器和光开关等器件的重要组成。光波导器件在和单模光纤一起使用时要求其实现单模传输,这样可以减少耦合损耗。利用变分有效折射率法计算了聚合物Y分支脊形波导的光场分布。变分有效折射率法是变分法(VM)和有效折射率法(EIM)的结合,它结合了两种方法各自的优点,能够很精确地模拟光场分布情况。利用变分有效折射率法验证了满足单模传输的脊形波导结构参数:芯层厚度为1.5μm,脊高为0.2μm,脊宽为5μm。     

梯形截面脊波导的特性分析

提出了用有效折射率法结合转移矩阵理论对梯形截面脊波导进行数值分析的新方法。对梯形截面脊波导中模式传播常数和模式间耦合系数的分析表明,梯形截面脊波导与稍宽的矩形截面脊波导行为相同。这一结论有利于简化梯形截面脊波导的设计,提高实际器件的精度。     

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。     

聚合物Mach-Zehnder脊形波导的优化设计

利用变分有效折射率法计算了TE基模和高阶模的光场分布,计算结果表明,该方法计算量小,精度高,为聚合物集成光电子器件中脊形光波导的理论分析与优化设计提供了简单高效的途径。利用有限差分束传播法对Mach-Zehnder波导的传播及损耗特性进行了理论分析,得到了不同Y分支角、波导宽度、波导间距时波导传输功率与距离的关系,优化得到的结构参数为：Y分支角1.1°,脊宽5 μm,波导间距20 μm。     

掩埋型离子交换玻璃光波导的变分分析

用变分法对离子交换法制备的掺铒光波导的传播特性进行了分析,推导出了适用于掩埋型离子交换玻璃沟道光波导中场分布传播常量的变分表达式,构建了场分布的厄米-高斯型试探解,在两种不同实验条件下,采用变分法确定了试探解中的待定参量,获得光波导中的场分布,利用传播常量的变分公式和已确定的场分布计算得到了传播常量和有效折射率。计算数据表明:导波区域的有效折射率稍稍地大于限制层的折射率,说明离子交换法制备的波导器件是弱波导;高的辅助退火电场强度和适当的退火时间下,所制备的光波导可以支持更多光模式的传输。该方法计算过程简洁、快速,计算结果与实验结果吻合。     

聚合物脊形光波导TM模色散特性的偏振修正

有机聚合物脊形光波导的色散特性对聚合物光子学器件性能具有重要影响.本文利用标量变分理论计算脊形光波导的有效折射率,其用到的近似光场分布运用变分有效折射率法获得.考虑折射率分布的横向变化,基于导模满足的矢量波动方程,利用微扰法对标量变分理论所得有效折射率进行偏振修正,求得精度更高的色散特性.对聚合物多模脊形光波导基模和高阶模的色散特性进行分析,研究了波导结构参数对色散特性的影响,分析了单模波导TM、TE基模的偏振色散特性.研究结果表明,运用本征方程分析TM模的色散特性误差大,必须加以修正;而对于TE模,其误差相对较小.     

聚合物Mach-Zehnder脊形波导的优化设计

 利用变分有效折射率法计算了TE基模和高阶模的光场分布,计算结果表明,该方法计算量小,精度高,为聚合物集成光电子器件中脊形光波导的理论分析与优化设计提供了简单高效的途径。利用有限差分束传播法对Mach-Zehnder波导的传播及损耗特性进行了理论分析,得到了不同Y分支角、波导宽度、波导间距时波导传输功率与距离的关系,优化得到的结构参数为：Y分支角1.1°,脊宽5 μm,波导间距20 μm。     

基于三波导耦合的聚合物电光可调光衰减器

可调光衰减器(VOA)是密集波分复用(DWDM)网络中的重要器件之一,它的一个重要应用是实现多通道间的功率均衡。提出了一种基于三波导耦合结构的聚合物电光可调光衰减器的设计方案,即利用两个旁侧波导耦合掉主通道波导中的光,从而达到衰减的目的。并运用束传播法(BPM)对该器件进行了相关性能的模拟、分析及优化,使得该结构衰减达到60 dB,驱动电压为11.3 V,插入损耗为0.48 dB。该结构有效的降低了驱动电压,并使该结构的高衰减可调光衰减器得以实现。