新型大角度低损耗Y分支在集成光器件中的应用.pdf

本文介绍了一种新型低损耗大角度Y分支器的基本原理，并把这种新型结构应用于1 4光分路器和M-Z调制器中，然后利用FDBPM方法进行了第6期冻福深等:浙型人角度低损耗Y分支丕集成光器件中的应用641构如图3所示。其中衬底的折射率为m,波导的折射率为n/,波导宽度相同。根据光路可逆的原理,刈渐交折射率波导的作微调,反向的Y分支器能起到汇聚光的作用。在MZ调制器的两臂分别加反向电压改变两臂波导的折射率,在输出端由于不同折射率引起的相位差的不同,输出光将会受到电压的调制输出,从而实现大角度的Y分支器构成的光调制器的功能。仿真为了验证上述的设计,可采用二维有限差分光東传播法对光1×4分路器和光调制器进行仿真。在仿真前,作如下假定1)假定要仿真的波导不存在散射、收等损耗,只存在由Y分支引起的辐射损耗;2)默认情况下,衬底的折射率为1.480,波导的折射率为1.500,波导横截折射率分布为阶跃聖3)默认情况下,输入输出波导的宽度均为3μm,工作于单模状态。定义2 D FDBPM参数如卜:z方向步长△z=0.3μum,x方向步长Ax=0.3μm,参考折射率nr=1.493,入射波长(真空中)为λ=1.5μm。运用2 D EDBPN程序,新型1×4光分路器仿真的结果如图4所示。同图5所示的普通Y分支器构成的1×4光分支器相比,新型器件长度为330um,仪为普通器件长度1200um的四分之一,而损耗只有0.32dB,普通器件的损耗为0.26dB。图4和5的输出电场强度归一化分布如图6和7所小。从以上仿真来看,新型1×4光分支器比普通1×4光分支器具有较大优势。120下内臂任化电60015003006001200专力向zTm传,Eum8M秒式电时M∠x可中女中心率电分布300080.6)4号尔0.23006001200150004}-传播方向z/pm图10新型MZ千涉式光调制器干涉相消归一化电场分布0.23001500传播方向z仙um图11新型MZ干涉式光调制器沿波导中心线归一化电场分布642电子科技人学学报第33本文以新型渐变折射率波导低损耗人角度Y分支器为基础,提出了一种1×4光分路器和M-Z干涉式光调制器的设计方案,并通过二维有限差分光束传播法予以验证,结果表叨新型1×4光分烙器在大大减小器件长度的同时,损耗只有0.32dB,普通1×4光分路器的仿真损耗为0.26dB;新型M-Z光调制器的两臂折射率分别为1.500和1.500与1.500和1.511时,实现了输出光的十涉相长和十涉相消。这些都为新型渐变折射率波导低损耗大角度Y分支器在集成光学中的应用奠定了理论基础参考文献[1]蔡伯荣.集成光学[M.成都:电子科技大学出版社,1990[2] Hamid HH, Park L C, Max J L. A new low-loss wide-angle y-branch configuration for optical dielectric slabwaveguides [] IEEE Photon. Technol. Lett, 1994, 6(4): 528-530[3] Hsu J M, Icc C T. Systematic design of novel widc-anglc low-loss symmetric y-junction waveguides[J]. IEEE Jt. Electron.1998,34(4):673-67914] Yang Y J, Chen Fs. Novel low-loss wide-angle y-junctions of optical waveguides with graded-index profiles[J]Microwave and Optical Technology Letters, 2004. 41(2): 156-159编辑徐安玉