多平行光子晶体波导耦合分束器

将多光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器.基于自成像效应的波导多模偶合,提出了一种二维光子晶体波导四端口分束器.采用时域有限差分法和平面波法作为研究工具,在偶合长度L=7a的长度下,研究了调节介质柱半径R,使耦合区电磁场的相位分布发生变化,从而实现四个输出端口的光强度自由分配.     

二维正方晶格光子晶体分束器设计与分析

光学器件应用于集成光路中尺寸必须足够小,传统耦合分束方式需较长的耦合距离,尺寸不易控制在较小范围内。采用耦合区域增加可变介质柱可以有效减小耦合距离,在完整的光子晶体中引入直波导,并且在直波导的出射端设计成3个波导出射口,其中两侧出射口结构完全相同。利用时域有限差分法分析,结果表明:通过改变直波导间耦合区域的介质柱大小可实现控制光波功率分配的目的,从而实现了波导传播过程的分光比。     

基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器

通过模拟计算研究了二维三角形1光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器.基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析.研究发现,这种分束器的透射率可高达96%,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值.     

基于多模干涉光子晶体波导1×4超紧凑分束器

本文基于自成像效应的波导多模耦合,提出并且数值计算了一种1×4超紧凑分束器。将七光子晶体单模波导的相互耦合看成一个多模干涉系统,当入射波长λ=1．55μm时,这种分束器耦合区的长度只有3．92μm。通过调节耦合区介质柱半径R,来改变耦合区电磁场的相位分布,从而控制四个输出端口的能量分布。这种分束器在光子晶体集成电路中具...     

基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器

通过模拟计算研究了二维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性,提出了一种二维光子晶体1×2分束器。基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法对这种分束器的特性进行了数值计算和分析。研究发现,这种分束器的透射率可高达96%,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值。     

二维光子晶体偏振分束器的优化设计北大核心

为解决二维光子晶体在光束调整和光束偏转中的应用,采用有限时域差分法和完全匹配层吸收边界条件,通过在结构中引入消反层,从理论上实现基于二维光子晶体的偏振分束器。优化计算表明,通过随光频的改变调节消反层参数,可以实现TE模超过95%的光发生透射,TM模超过95%的光发生反射,从而使TM模与TE模分离。引入消反层的偏振分束器具有尺寸小、透射率高、分束角大和偏振分束率高等优点,在高密度集成光通信系统中有广泛的应用。     

基于一维光子晶体的偏振分束器

通过设计含缺陷的一维光子晶体,利用特征矩阵的方法计算了在特定频率条件下s光和p光在不同入射角度下的透射率,发现对特定频率的光在一定角度范围内s光和p光具有很高的消光比,且p光具有很高的透射率。说明该一维光子晶体可以作为优良的偏振分束器件。     

基于自成像多模干涉光子晶体波导的耦合特性

模拟计算了二维三角形光子晶体波导自成像多模干涉的耦合特性.提出两种不同结构的二维光子晶体分束器,基于自成像多模干涉效应,用有限时域差分法数值计算和分析了这两种分束器的特性.研究发现其中一种分束器的反射率低于10-4,透射率可高达0.999 9,而另外一种分束器的反射率为1,透射率为0.分析发现,造成这种现象的物理原因是多模干涉区的自成像效应,这种多模干涉在光子晶体光学集成电路中具有重大的潜在应用价值.     

二维圆形三角晶格光子晶体带隙

利用平面波展开法计算了二维各向同性的不同介质圆柱组成的三角晶格光子晶体的带隙,并比较了以介质为背景空气圆柱组成的光子晶体和以空气为背景介质圆柱组成的光子晶体带隙的大小,发现以空气为背景的光子晶体带隙很小,而以介质为背景的光子晶体,其介电常数越大,在相同的填充率的前提下所产生的带隙就越大,带隙数目也越多.     

Y型光子晶体偏振光分束器

基于偏振模式不同的光波在二维光子晶体中的传播特性不同,设计出一个支路半径相同的Y型二维光子晶体偏振光分束器.通过时域有限差分法对该分束器进行数值计算与模拟分析.结果表明,该分束器能够实现TE模和TM模平行、高效分束.当波长为1.55μm的高斯脉冲入射时,TE模透射率可达97%,TM模透射率可达93.5%,且该结构尺寸仅有6.3μm×6.8μm.这些特性使其在未来的集成光路中具有很好的应用前景.     

基于二维光子晶体的光控分光比可调Y型太赫兹波分束器

在完整的二维三角晶格硅光子晶体中,引入线缺陷和非线性聚合物材料的点缺陷,利用线缺陷模和点缺陷模的耦合作用和非线性聚合物材料的三阶非线性克尔效应,提出了一种基于二维光子晶体的光控分光比可调Y型太赫兹波分束器。采用平面波展开法（PWM）和时域有限差分法（FDTD）,对分光比可调的太赫兹波分束器性能进行了研究。研究结果表明,通过改变控制光的光强,可实现两输出端口分光比可调的Y型太赫兹波分束器。此分束器可实现特定波长的太赫兹波分光,透射率达到98%以上,附加损耗低于0.087 dB,响应时间达到ps量级。该分光比可调的分束器将在未来太赫兹波通信中具有广阔的应用前景。     

Terahertz polarization beam splitter based on photonic crystal and multimode interference

We design a compact terahertz （THz） polarization beam splitter. Both plane wave expansion method and fi- nite-difference time-domain method are used to calculate and analyze the characteristics of the proposed device. The designed polarization beam splitter can split TE-polarized and TM-polarized THz waves into different propagation di- rections. The simulation results show that the extinction ratios are larger than 18.36 dB for TE polarization and 13.35 dB for TM polarization in the frequency range from 1.86 THz to 1.91 THz, respectively. The designed polarization beam splitter has the advantages of small size and compact structure with a total size of 4.825 mm×0.400 mm.     

双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器

基于双折射效应设计了一种新颖的纤芯为椭圆空气孔,包层为圆形空气孔的矩形双芯光子晶体光纤偏振分束器。用半矢量光束传播法(BPM)数值模拟了基模情形下该偏振分束器的性能,结果表明:在工作波长为1.55μm,光纤长度为1659μm时,两个纤芯在X、Y方向偏振光的隔离度分别达到了-41.3 dB和-39.1 dB,隔离度小于-10 dB的带宽超过了80 nm,达到了良好的偏振分束性能。同时,模拟了实际加工误差对所设计的偏振分束器的影响,得出在1.55μm的工作波长下,误差达到±7%时,隔离度仍能小于-10 dB,具有较高的实际应用价值。     

硅基槽波导级联多模干涉耦合器型偏振分束器

提出了一种基于硅基槽波导的级联多模干涉(MMI)耦合器型偏振分束器,由锥形及矩形结构MMI耦合器构成.级联结构使器件长度无需为两偏振模自镜像长度的公倍数,不仅能有效减小器件尺寸,而且提高设计灵活性.同时,利用槽波导的高双折射特性及MMI耦合器的锥形结构,可进一步缩短器件尺寸.分析结果表明,所提器件能够有效实现偏振束分离,两级MMI工作区总长度仅为42μm,准TE与准TM模的偏振消光比分别为29.8和31.4d B,1.55μm波长下的插入损耗分别为0.395和0.699 d B,偏振消光比大于20 d B时光带宽为43 nm,覆盖整个C波段.最后,详细分析了器件关键参数的制造误差对器件性能的影响.     

基于光子晶体方形谐振器的可调谐光信号分离器

在二维光子晶体结构中通过调节光子晶体方形谐振器PCSRs(Photonic Crystal Square Resonators)与波导的耦合长度、耦合宽度、及其耦合柱半径优化设计了光信号分离器.借助于CMT(Coupled-Mode Theory)理论定性分析了两个PCSRs存在相互作用时,结构中波导与谐振腔之间的电磁波耦合性能,用FDTD方法研究了两信道传输工作特性.表明在设计的参数范围中,基于PCSRs的信号分离器具有高正规化传输率、窄带宽、平稳的信号传输强度,中心波长调谐范围宽的特性.该类结构可用于同一中心波长信号的功率二等均分,也可用于不同中心波长信号的分离.该微型结构在片上的光路设计将是一类有潜力的构筑模块,适于光通信领域波分解复用设计、光路集成设计等方面.     

矩形晶格结构双芯光子晶体光纤偏振分束器的研究

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射,使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度.将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中,可以实现偏振状态的分离.应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响,设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器.应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能.结果表明,在1.55 μm工作波长上,长度为1.055 mm的光纤即能实现偏振状态的隔离,隔离度达到-16.9 dB,隔离度＜-16 dB的带宽可达到270 nm.     

基于光子晶体正负折射的分束器的误差分析

利用时域有限差分方法,通过数值模拟分别研究了基于光子晶体正负折射原理设计的分束器中介质柱半径和介质柱位置的随机误差对分束器性能的影响,发现当介质柱半径的误差振幅小于0.055倍的介质柱标准半径或者介质柱位置的误差振幅小于0.06倍的光子晶体品格常数时,正负折射光束的能流透射率均保持在20%以上.     

基于Y缺陷的改进型光子晶体光分路器

提出一种Y缺陷的改进型光子晶体光分路器,以提高输出端的透射率。在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,构成1×4的Y型光子晶体光分路器。通过调节第一分支处的4个介质柱的半径,使其每个输出端口具有更高的透射率。同时,通过改变第二分支处的1个介质柱的半径,可以实现输出端口的高透射率和输出光能量的灵活调节。Y缺陷光子晶体光分路器可以广泛应用于未来的光路集成、集成光学、微光信息处理和光通信领域。