用B样条函数对S形弯曲波导进行结构优化

S形弯曲波导是集成光器件中不可缺少的部分。在光开关阵列、星形耦合器以及阵列波导光栅等器件中,以及将多个元件集成到一个芯片上时,都需要很多的S形弯曲波导来实现波导的侧向位移和连接。其尺寸和损耗直接影响整个器件的损耗以及集成密度。弯曲波导插入损耗(不包括由于结构缺陷而产生的光的散射损耗)由两部分组成纯弯曲损耗和过渡损耗。从弯曲损耗产生的机理入手,提出用B样条泛函逼近理论实现任意边界条件下S形的优化方法,得到纯弯曲损耗尽可能小,并消除与直波导相连处过渡损耗的S形波导。且与正弦、余弦和双圆弧曲线得到的S形进行对比,用光束传播法验证。结果表明优化曲线插入损耗明显小于双圆弧和余弦曲线。