彎曲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、.1實驗三：彎曲波導(dǎo)構(gòu)造設(shè)計一、實驗?zāi)康模赫莆諒澢▽?dǎo)的構(gòu)造、工作原理了解彎曲波導(dǎo)的分析方法及其仿真技術(shù)二、實驗原理：在以玻璃為代表的透明介質(zhì)襯底的外表上，附著上折射率比襯底略高、厚度可以與光波長相比較的薄膜，光就會被封閉于這種高折射率的薄膜層構(gòu)成波導(dǎo)。在二維光波導(dǎo)的情況下，只有沿厚度方向?qū)馐欠忾]的，因此波導(dǎo)中的光可以沿外表自由傳播。這么一來光就有可能因為衍射而被全部散失掉。但是，實際上利用光波導(dǎo)組成光調(diào)制器和光開關(guān)的時候，光沿外表方向也必須是封閉的，光波的分路、彎曲、耦合等也必須都能夠控制，這就是三維光波導(dǎo)。作為變換光路用的三維光波導(dǎo)器件，彎曲波導(dǎo)占據(jù)重要地位。其中，彎曲半徑R越小，傳輸距

2、離越短，越容易產(chǎn)生光路變換。但是彎曲波導(dǎo)的損耗隨著彎曲半徑R的減小而增加。圖1表示彎曲局部的導(dǎo)模場分布。在彎曲波導(dǎo)中，為了使光波在傳輸過程中，其波面不被破壞，彎曲局部外側(cè)波導(dǎo)光的相速度必須大于側(cè)波導(dǎo)光的相速度。因此，在彎曲外側(cè)所看到的光波中，在局部的相速度會超過光速。這就意味著在局部的光波在半徑方向上存在著輻射損耗。當設(shè)計彎曲波導(dǎo)時，正確評估這局部輻射損耗至關(guān)重要。假定在彎曲局部伴隨著輻射而造成的波導(dǎo)光衰減常數(shù)為，在的場合下，可以得出圖1 彎曲波導(dǎo)的導(dǎo)模場分布再者，由圖1可知，彎曲局部導(dǎo)模場分布偏向拐彎的外側(cè)，該現(xiàn)象被稱之為邊緣模，這種場分布現(xiàn)象與波導(dǎo)的直線局部的場分布是不同的。由此而產(chǎn)生了彎

3、曲局部入口處的場分布不匹配，入射光的局部功率輻射進襯底，這種損耗叫做模變換損耗，它與輻射損耗一起構(gòu)成了決定彎曲波導(dǎo)損耗的主要原因。三、實驗容：利用OptiBPM6.0設(shè)計一個彎曲波導(dǎo)并觀察并分析相關(guān)結(jié)果。四、實驗方法：1、創(chuàng)立材料庫：材料庫參數(shù)：MaterialsDielectric1：Name: cladding2D Isotropic Refractive ：1.4423D Isotropic Refractive ：1.442Name: guide2D Isotropic Refractive ：1.453D Isotropic Refractive ：1.45ProfilesChann

4、el：Name: channel2D Profile definition material: guide晶體參數(shù)： Profile：channel Wafer Dimensions參數(shù)：Length: 800Width:502D Wafer Properties參數(shù)： Material：cladding2添加波導(dǎo)和輸入平面： 1波導(dǎo)參數(shù)如下表：波導(dǎo)名稱Start offsetEnd offsetWidthWaveguide radiusHorizontalVerticalHorizontalVerticalArc waveguide0-10800-8440002添加輸入平面3輸入面的參數(shù)中將

5、Z position 的值設(shè)置為2.0000。3、仿真并觀察仿真結(jié)果。4、設(shè)計原程序SIMULATION PARAMETERSSimulation Type:2DStarting Field:Type:ModalZ Position:2.000000Label:InputPlane1Wavelength (祄):1.550000Global Reference Inde*:Type:ModalValue:(1.882, 0.000)User Interface Configuration:Number of Displays:100Simulation Technique:Simulate As Is2D PARAMETERSPolarization:TEMesh:Number of points/祄:9.9800Number of points:500BPM Solver:Para*ialEngine:Finite DifferenceScheme Parameter:0.5000Propagation Step:1.5500Wafer Width (祄):50.0000Boundary Condition:PMLLayers:6Theo