光折变长周期波导光栅耦合器的设计和分析

为了实现在一种稳定的材料上制作简单的光栅耦合器,提出了在钛扩散铌酸锂波导上制作光折变长周期光栅耦合器的方案。利用有效折射率法和耦合模理论,确定了耦合器的结构参数,包括光栅周期为74.28μm,两波导的分开距离为8μm以及100%耦合情况下光栅的最小长度为2.42 cm。分析了传输光谱,得到3 d B带宽为5.20 nm。模拟结果表明,当光栅长度和偏移距离的容差分别为0.37 cm和0.21 cm时,耦合效率可以达到90%以上。该耦合器有望应用于粗波分复用系统。

硅基波导光栅耦合器与波导传输损耗的研究

对硅(Si)基波导光栅耦合器的设计与耦合性能进行了研究。采用本征模展开法对光栅耦合器进行设计与优化,通过实验测量了光栅的耦合性能,并对均匀光栅、自聚焦光栅和反射光栅等3种光栅耦合器的耦合性能进行了比较,耦合效率分别达到了达到47.86、56.36和48.98%,自聚焦光栅可以有效改善光纤到光纤的传输效果,耦合效率提高了8.5%。通过实验测量了基于耦合光栅技术的Si基条形波导和槽型波导的传输损耗,结果显示,条形波导和槽型波导的传输损耗分别为2.34dB/cm和6.31dB/mm。

基于栅型光波导的自由空间光耦合性能研究

针对大气湍流信道中空间光耦合效率低、对准难度大的问题,提出一种将湍流信号光束通过光栅结构耦合进光波导的研究方案,在修正的Von Karman湍流谱模型下,分析大气湍流对空间光与栅型光波导耦合参数的影响,通过优化光栅结构参数,设计高效空间光耦合波导芯片。此外,引入三组Si/SiO_(2)反射镜结构,减少向下耦合损耗,进一步提高光栅耦合效率。仿真结果表明,对于受大气湍流影响的空间光,当光栅周期为660 nm,刻蚀深度为100 nm,下包层厚度为1.45μm时,该入射光栅耦合器在1550 nm波长处的耦合效率为74%(无反射镜时,耦合效率为50.5%),实现了大气湍流环境中空间光的高效耦合,对提升通信效率和自由空间光通信领域的光电集成化具有重要的意义。

硅基集成Mach-Zehnder干涉仪的制备与性能研究

硅基集成波导是光电子集成的一个重要平台,硅基集成Mach-Zehnder干涉仪是光滤波器、光开关、光调制器和波导传感器的一种重要形式。本文对硅基集成Mach-Zehnder干涉仪的设计、制备和性能测量进行了研究,通过仿真计算优化了波导耦合光栅的耦合效率,采用电子束直写技术和离子刻蚀技术实现了波导的高精度制备。测试结果显示器件的性能优良,端对端的传输损耗优于?10 dB,干涉仪的干涉输出对比度达到了32 dB,自由频谱范围为2.275 nm。

Analysis on Mode Field Distribution of Waveguide Grating Coupler by the Scalar FDTD

The scalar two-dimensional finite difference time domain (FDTD) method is applied to simulate the mode field distribution of TE 0 of the waveguide grating coupler. Computer simulation shows that the same stable mode field distribution pattern is obtained through the different kinds of driving sources. It is found that the optical field mode is determined by waveguide structure and optical wavelength other than the driving source.According to the mode field distribution, the optimum coupling efficiency can be predicted. Compared with another numerical methods,the CPU-time and memory elements of computer used by FDTD are much less.