宽角光束传播法在集成光学中的应用

阐明了一种简单的宽角光束传播法在集成光学中的应用，用该方法计算只需要同一般的光束传播法相同的内存和几乎相等的计算时间。但是宽角光束传播法具有较高的精度，尤其在模拟光波导中非旁轴光传轴时，宽角光束传播法更显其优点。     

渐变折射率条形波导泵浦耦合效率研究

为研究条形波导激光器泵浦光的耦合效率，建立了耦合效率和泵浦实验间的直观联系。通过几何光学法追迹泵浦光线在波导中的传播，系统地分析了泵浦光束与波导相对位置变化对泵浦耦合效率的影响，进而确定最佳耦合条件。最后，通过实验验证了计算与分析的正确性。     

基于有限差分光束传播法的过渡波导功耗分析

为了在既定尺寸下减小斜坡波导和弯曲波导的功耗，设计了4种过渡波导形状函数，用有限差分光束传播法(FD—BPM)进行了模拟分析，发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在条件关系，并给出了条件表达式和详细说明。     

一种三维有限差分光束传播法及其应用

利用交替追赶有限差分技术处理近轴标量波方程，建立了一种三维有限差分光束传播法。此方法收敛性好，可处理具有较复杂折射率分布的波导结构，并且在计算规则波导时传播方向的计算步长可取得较大。利用这种方法对电光诱导光波导器件和单模光纤的传输特性进行了分析。     

圆弧波导中波长临界曲率半径的精确仿真

以径向步长和角向步长为基本变量,介绍了极坐标有限差分光束传播法(FD-BPM)理论,可提高仿真结果的直观程度与效率.确定了不同波长在单模波导中传输的等效参数,建立了等效传输数值模型,在忽略波导吸收与散射损耗的前提下,应用所提出的FD-BPM对几个典型波长的传输进行了仿真分析,得到不同波长的稳定传输临界波导曲率半径,仿真精度达到100 μm,并确定了不同波长形成稳定导模时.导模能量密度的归一化传输极限值,得到了波长与临界曲率半径关系的变化规律.     

不同切型质子交换弯曲波导的弯曲损耗研究

退火质子交换铌酸锂光波导是一类重要的光波导。对2种不同切型的3种常用S形弯曲质子交换光波导，利用宽角有限差分光束传播法进行了分析。结果表明，3种弯曲波导的弯曲损耗，随波导结构参数的变化基本上是相同的，而在相同的波导结构参数下，X切型的质子交换光波导的弯曲损耗总体上都要小于Z切型的质子交换光波导。数值计算结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考。     

光波导的有限差分光束传播法设计及分析

讨论光波导数值计算方法中的有限差分光束传播法(FD-BPM)的设计与分析.从光波导理论、光波导数值算法、偏微分方程的差分方法引入FD-BPM算法.讨论了边界条件的计算及作用.结合具体光波导结构,运用FD-BPM算法进行数值计算;对得出的结论,通过改变不同参量,进行了结果的比较和分析.     

一种带有锥形多模过渡区的Y分支光波导

为减小Y分支波导的分支损耗,提出在输入波导和两输出波导间引入锥形多模过渡波导.与已被用于减小Y分支波导分支损耗的矩形多模过渡波导相比,所引入的锥形多模过渡波导,不仅可以减小过渡波导的长度,还可进一步减小分支损耗.利用三维有限差分光束传播法,对具有锥形过渡波导的退火质子交换铌酸锂Y分支光波导进行了数值模拟.数值结果为该类Y分支光波导的设计和制备提供参考.     

用有限差分光束传输法分析过渡波导损耗

为了减小弯曲过渡波导和斜坡过渡波导的功耗，设计研究了几种过渡波导形状函数，并用有限差分光束传输法进行了模拟分析，发现过渡波导形状的选取与坡度和曲折角存在一定的条件关系，经总结给出了该条件关系表达式；并且，在分析计算不同形状过渡波导损耗的过程中，凸现出了有限差分光束传播法在光波导器件及其单元器件模拟分析中的直观性与方便性。     

硅包层质子交换条形光波导的频率响应

退火质子交换工艺已成为一种制备低损耗铌酸锂光波导的重要技术.但目前对该类光波导传输特性的研究还不多.利用半矢量光束传播法,对硅包层X切退火质子交换铌酸锂条形光波导的频率响应特性进行了数值分析.给出了几种波导结构参数下的计算结果.结果表明,波导传输模式的衰减特性与波长相关.波导的衰减特性,可以通过调整波导表面中心处折射率增量,硅包层厚度,及缓冲层的折射率和厚度来控制.硅包层光波导可以用来制作光频滤波器.     

Wide——angle Beam Propagation Method Based on Oblique Coordinate

A wide-angle beam propagation algorithm based on an oblique coordinate system is presented. A waveguide with tilted structure is simulated in terms of this method and the conventional wide-angle BPM. By comparing the results, it is found that this method is effective especially in tilted structure. The Y-junction has been also simulated in terms of this new method,and the good results are obtained.     

基于有限差分的大角度交叉波导光束传输法

采用有限差分光束传输法(FDBPM)分析光波在大角度交叉区域的传输过程,利用pad近似解决大角度传输问题;利用透明边界条件弥补边界光波反射现象,通过追赶法编程计算有限差分方程组,得到在一定光波导结构条件下传输损耗与交叉角度之间的关系。在此基础上,利用低压化学气相沉积技术在硅衬底上制作了二氧化硅交叉波导结构,实验结果表明有限差分光束传输法在分析大角度交叉时具有比较高的计算精度。     

一种降低列阵波导光栅相邻信道串扰的方法

阵列波导光栅 (AWG)作为波长滤波器在光通信领域具有很大的应用前景。串扰是影响阵列波导光栅应用的重要因素之一。为了降低阵列波导光栅相邻信道的串扰 ,本文提出并研究了一种降低阵列波导光栅的新方法。该方法利用阵列波导光栅的衍射特点性 ,通过调节阵列波导光栅的自由光谱范围 (FSR)、罗兰圆焦距和阵列波导数目 ,使得各信道信号的输出极小值处于其它信道输出波导中心 ,无次极大处于其它波导中 ,从而降低了阵列波导光栅的串扰 ,特别是相邻信道之间的串扰。通过光束传播方法 (BPM)的模拟了具有不同FSR的 1× 16阵列波导光栅 ,结果显示 ,该方法能将相邻信道之间的串扰降低约 5 .7dB。     

AWG中阵列波导耦合系数的计算

针对阵列波导光栅（AWG）中阵列波导耦合系数的计算问题，提出了基于光束传播方法（BPM）的叠加积分方法的修正方法。将修正前、后的结果与简单叠加积分方法的结果作了分析比较，从而验证了修正方法的正确性。分析了阵列波导之间的耦合对耦合系数的影响，阵列波导间距越小，影响越大。     

Scalar BPM analyses of TE and TM polarized fields in bent waveguides

We have applied the effective index method to reduce the two-dimensional (2-D) refractive index profile into the 1-D refractive index structure and modified the wave equations to obtain the paraxial wave equations. Then, transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) polarized fields in the curved single-mode planar waveguides are analyzed by using the scalar beam-propagation method (BPM) employing the finite-difference method with a slab structure. The bending loss in bent waveguides is analyzed for optical fields obtained from the BPM and comparisons are made between the loss for the waveguides with various radius of curvature and refractive index difference. The outward shift of the optical field, which is generated at the connection between a straight and a bent waveguide, is obtained from the results of calculation of location of the maximum optical intensity. The transition loss can be reduced by introducing an optimized inward offset at a straight-to-bend junction. The birefringence for TE and TM polarized fields in bent waveguides is calculated from the phase difference of the optical fields. The wavelength shift due to the birefringence of TE and TM polarized fields in bent waveguides is also calculated.     

A new low-loss wide-angle Y-branch configuration for opticaldielectric slab waveguides

A new Y-branch configuration for dielectric slab waveguides is proposed, based on the natural refraction of optical field at the dielectric interfaces and analysed by BPM. It has been shown that the radiation loss of the structure is very small with relatively wide branching angle and fairly insensitive to the fabrication errors     

基于SOI的2×2 MMI耦合器的设计

设计了一种可用于阵列波导光栅(AWG)解调集成微系统的绝缘体上硅(SOI)基2×2多模干涉(MMI)耦合器,用光束传播法(BPM)对MMI耦合器进行了模拟。耦合器输入/输出波导采用倒锥形,多模干涉区尺寸为6μm×57μm。在TE偏振中心波长为1.55μm时,器件附加损耗为0.46dB,不均匀性为0.06dB。在1.49～1.59μm波长范围内耦合器的附加损耗小于1.55dB。仿真结果表明所设计的2×2MMI耦合器体积小、附加损耗低、波长响应范围宽、分光均匀,符合片上集成系统的要求。     

阵列集成光波导应用于光学相控阵中的理论分析

基于光学相控阵理论和钛扩散铌酸锂光波导的导模特性,提出了一种新型阵列集成光波导应用于光学相控。根据光束传输法（BPM）,并结合现有半导体工艺水平及参数,对该阵列波导的导光特性,损耗特性以及耦合特性进行了仿真计算,最终给出了相控阵的结构设计参数。结果表明,应用该集成阵列波导的光学相控阵结构可实现光束连续精确定向偏转,偏转角度可达4.5,相位控制半波电压小于6 V,其系统光学控制单元损耗低且响应速度快。