第三章-光波導耦合器

1、第三章 光波導耦合器教師：宋軍光功分器思考：空間光學如何實現光的分束預思考：我們學過的知識里哪用過分束器？預思考：我們學過的知識里哪用過分束器？什么原理？什么原理？思考：集成光電子技術里可以用于功分器的原理 Y分支分支星型耦合星型耦合多模干涉多模干涉定向耦合定向耦合思考：如何將光纖中的光耦合入波導？球透鏡耦合結構球透鏡耦合結構 自聚焦透鏡耦合自聚焦透鏡耦合思考：能量耦合的初略計算E1高斯光高斯光高斯光耦合進入單模平板波導后高斯光耦合進入單模平板波導后怎么傳輸？有多少能耦合進去？怎么傳輸？有多少能耦合進去？如果這個波導有如果這個波導有兩個模式呢？兩個模式呢？E2哪個模式能量多？哪個模式能量多？思

2、考：兩根光纖靠得非常近是否有損耗？只間隔10微米光耦合器的基本參數1. 附加損耗附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于全部輸入光功率的減小值。該值以分貝(dB)表示的數學表達式為 式中：Pouti為第i個輸出口的輸出功率；Pin為輸入光功率。10lg()outiiinPELdBP 思考：對除星型耦合器外其他三種，附加損耗的主要來源 Y分支分支星型耦合星型耦合多模干涉多模干涉定向耦合定向耦合2. 插入損耗插入損耗定義為指定輸出端口的光功率相對全部輸入光功率的減少值。該值通常以分貝(dB)表示，數學表達式為 其中：ILi是第i個輸出端口的插入損耗；Pouti是第i個輸出端口測到的光功率值；P

3、in是輸入端的光功率值。.10lg()outiiinPI LdBP 什么是什么是3dB耦合器？耦合器？3. 分光比分光比(Coupling Ratio，CR)是光耦合器所特有的技術術語，它定義為耦合器各輸出端口的輸出功率相對輸出總功率的百分比，在具體應用中常用數學表達式表示為 例如對于標準X形耦合器，1 1或50 50代表了同樣的分光比，即輸出為均分的器件。.100%outioutiiPC RP一起設計Y分支耦合器最終四束光功率分別為0.244、0.244、0.2095、0.2095分光比和附加損耗 最終四束光功率分別為0.244、0.244、0.2095、0.2095 輸出總功率為0.907

4、00.907010lg()0.42391ELdBdB 附加耗：=26.9% 26.9% 23.1% 23.1%0. 2440. 2440. 2095 0. 2095分束比：0. 9070 0. 9070 0. 9070 0. 9070：思考:如何制作一個1:2的耦合器？能否用此結構，利能否用此結構，利用分支用分支1:2的寬度差的寬度差實現實現1:2分束比，為分束比，為什么？什么？寬的一端和寬的一端和窄的一端哪窄的一端哪個走的能量個走的能量多？多？可以通過改可以通過改變兩分支寬變兩分支寬度比來改變度比來改變分光比，但分光比，但并不是成比并不是成比例的例的使用這樣使用這樣的漸變結的漸變結構是否可構

5、是否可行？行？如果兩端口尺寸完全一樣折射率不同會如何？右端折右端折射率差射率差0.01左端折左端折射率差射率差0.011思考：哪端光強思考：哪端光強更大，為什么？更大，為什么？下端折下端折射率差射率差0.01思考：繼思考：繼續(xù)增大兩續(xù)增大兩端折射率端折射率差會有什差會有什么現象么現象右端折右端折射率差射率差0.01左端折左端折射率差射率差0.1下端折下端折射率差射率差0.01用用Rsoft來嘗來嘗試驗證一下試驗證一下思考：如何設計一個分光比可調的Y分支功分器？思考：可思考：可調分光可調分光可以有什么以有什么應用？應用？思考:如何制作一個1:2的耦合器？ 拍長 /kOptical powerPr

6、opagation distance3dB direction coupler思考：這個器件是否與波長有關？為什么？1550 nm1310 nm思考：這有什么用？思考：這有什么用？思考：定向耦合器是否可逆？1W0.5W0.5W0.5W0.5W?光纖定向耦合器思考：能否想出更簡單的結構用波導實現3dB定向耦合器？現在讓我們一起基于現在讓我們一起基于Rsoft軟件來設計這個結構軟件來設計這個結構思考：這個器件是否可逆？多模干涉耦合器自映像現象 思考：如何才能成像？ 不用透鏡能成像的手段有哪些？物理光學：泰伯效應物理光學：泰伯效應這里的多模干涉也是一種不用透這里的多模干涉也是一種不用透鏡的成像現象鏡的成像現象思考：如何讓多模干涉后的像更清晰？從干涉的基本原理從干涉的基本原理思考思考思考：多模干涉現象是否與波長有關？讓我們一起用讓我們一起用Rsoft軟件來驗證，軟件來驗證，根據現象來思考原因根據現象來思考原因1550 nm1310 nm馬赫澤德干涉儀思考：如何用集成光電子元件實現馬思考：如何用集成光電子元件實現馬赫澤德干涉儀的結構？赫澤德干涉儀的結構？使用兩個使用兩個任意結構任意結構的的3dB耦耦合器連接合器連接都可以構都可以構成馬赫澤成馬赫澤德干涉儀德干涉儀發(fā)揮你的想象發(fā)揮你的想象力，看這個結力，看這個結構可以用來干構可以用