二维正方各向异性碲圆柱光子晶体完全禁带中缺陷模的FDTD计算分析和设计

用FDTD方法计算了二维正方晶胞各向异性碲圆柱光子晶体的点缺陷模.为了得到TE,TM模式在完全禁带中具有相同共振频率的缺陷模,对中心点缺陷半径Rd以及中心附近对称位置的点缺陷半径Rn做了一系列微调.计算表明,TM模对于Rn的变化不敏感,而TE模随着Rn的改变出现了明显的规则的移动趋势.通过计算分析,发现对应于f=0.4的背景(R=0.3568a),当Rd=0.55a,Rn=0.26a时在完全禁带中TE和TM的缺陷模具有相同的共振频率ω0=0.2466ωe(其中ωe=2πca,a为晶格常数) 关键词： 时域有限差分法 光子晶体 缺陷模 各向异性     

高斯光束计算平板波导自由传输区远场分布及其修正

对近轴近似条件下求解亥姆霍兹方程得到的高斯光束显式传播公式做了分析，同时，基于基尔霍夫衍射理论，在菲涅耳近似的条件下给出了相应的高斯光束在远场的传播公式，在此基础上，对近轴近似条件做出了定量分析，给出了这个近似条件引入的误差，提出了一种计算高斯光束远场分布的修正方法，并采用有限差分-光束传播方法(FD-BPM)来检验各种方法的准确性。把这种修正方法应用到平面光集成波导器件，如阵列波导光栅(AWG)、蚀刻衍射光栅(EDG)等器件的设计和模拟中，可以大大降低工作的复杂性，同时可以得到精确的结果。     

基于PCF实现稳定输出的主动锁模光纤激光器

提出了一种利用高非线性光子晶体光纤(PCF)来稳定主动锁模光纤激光器的方法,理论分析了激光器中PCF的非线性偏振旋转效应(NPR),阐明了激光器稳定的短脉冲输出机理,获得了重复率为5 GHz、脉宽为44ps的稳定短脉冲输出.本文建议的激光器能用于如光码分多址(OCDMA)通信系统等诸多领域.     

基于插值的全矢量有限差分法求解阶跃光波导本征模式

给出了一种适合求解阶跃折射率分布光波导本征模式的全矢量有限差分法.该方法充分考虑了电场分量在折射率分布跃变处的不连续性, 在拉格朗日插值的基础上得到了一种精度较高的差分格式.为了验证其有效性,对一种典型结构、折射率阶跃分布的波导作了计算,并与其它方法的结果作了比较.最后对不理想刻蚀情况做了模拟计算.     

用于SOI脊形波导的模式匹配器的设计

引入4种不同形状的模式匹配器，提高了SOI(Silicon—On—Insulator)脊形波导和单模光纤(SMF)的耦合效率。用三维束传播法(BPM)和重叠积分方法对这4种模式匹配器进行了结构设计和性能分析。结果表明，这4种模式匹配器对提高耦合效率的能力几乎相同；经过结构优化后，模式匹配器的耦合效率约提高了0．5dB；当模式匹配器长度大于800μm时，耦合效率几乎不随长度变化，因此模式匹配器长度取值应大于800μm。最后分析了封装对准中的对准精度要求。若要求附加损耗小于0．3dB，对准偏差须小于lμm。     

快速计算阵列波导光栅波导耦合系数的修正重叠积分方法

提出了一种修正的重叠积分方法用以计算阵列波导光栅(AWG)波分复用器件中光从自由传输区域到阵列波导的耦合系数,并和光束传播法(BPM)数值方法计算得到的结果做了比较通过比较分析,得出结论:当波导中心距不是太小时,用修正重叠积分这一快速方法是合适的.     

AWG器件设计方法的改进和器件性能分析

采用2点及3点Stigmatic points方法设计阵列波导光栅（AWG）器件，对传统的Rowland圆结构设计做了改进。比较分析了传统设计和改进设计AWG器件的像差，讨论了阵列波导的接收孔径及输入光信号的等效高斯光束发散角对AWG器件性能的影响。指出了传统的Rowland圆结构设计在设计高通道数AWG器件时存在的边缘通道性能劣化问题，采用多点Stigmatic points方法设计能很好地解决这一问题。     

平面波导型对称星型耦合器的优化设计

通过有限差分波束传播法(FD-BPM)研究了N×N平面波导型星型耦合器的优化设计思想和方法,并通过17×17星型耦合器的模拟设计证明了它的可行性.给出了在输出端引入辅助波导的方法,以提高输出波导阵列的均匀性.并通过模拟计算,分析了圆心缩入程度和锥形区的形状对输出结果的影响.此法也同样适合于N值更大的星型耦合器.     

厚二氧化硅光波导薄膜制备及其特性分析

以硅烷和氧化二氮作为反应气体，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，不使用掺杂，在单晶硅衬底上制备了用于平面光波导的二氧化硅薄膜。研究了薄膜折射率和淀积速率与工艺参量之间的关系，通过棱镜耦合仪、傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜等测试手段，分析了薄膜的结构和光学特性。结果表明，实验能快速生长厚二氧化硅薄膜，薄膜表面平整，颗粒度均匀，同时薄膜具有折射率精确可控和红外透射性能好的特点，非常适合制作光波导器件。     

基于PML边界的有限差分法及其在光波导泄漏损耗计算中的应用

利用结合完美匹配层(PML)边界的有限差分法计算了光波导的泄漏损耗.通过采用非均匀格点差分格式和反正切坐标变换的方法,有效地减小了计算量并提高了计算精度.分析了PI(polyimide)掩埋型波导和SOI(silicon-on-insulator)脊型波导两种典型结构的泄漏损耗,给出了波导结构尺寸对泄漏损耗的影响,并对有效减小泄漏损耗的方法进行了讨论.