弯曲波导结构设计.docx
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弯曲波导结构设计
实验三:
曲折波导构造设计
一、实验目的:
1、掌握曲折波导的构造、工作原理
2、认识曲折波导的剖析方法及其仿真技术二、实验原理:
在以玻璃为代表的透明介质衬底的表面上,附着上折射率比衬底略高、厚度能够与光波长对比较的薄膜,光就会被关闭于这类高折射率的薄膜层内构成波导。
在二维光波导的状况下,只有沿厚度方向对光是关闭的,所以波导中的光能够沿表面自由流传。
这么一来光就有可能由于衍射而被所有消散掉。
可是,实质上利用光波导构成光调制器和光开关的时候,光沿表面方向也一定是关闭的,光波的分路、曲折、耦合等也一定都能够控制,这就是三维光波导。
作为变换光路用的三维光波导器件,曲折波导占有重要地位。
此中,曲折半径R越小,传输距离越短,越简单产生光路变换。
可是曲折波导的消耗跟着曲折半径R的减小而增添。
图1表示曲折部分的导模场散布。
在曲折波导中,为了使光波在传输过程中,其波面不被损坏,曲折部格外侧波导光的相速度一定大于内侧波
导光的相速度。
所以,在曲折外侧所看到的光波中,在rrc部分的相速度会超
过光速。
这就意味着在rrc部分的光波在半径方向上存在着辐射消耗。
当设计
曲折波导时,正确评估这部分辐射消耗至关重要。
假设在曲折部分陪伴着辐射而
造成的波导光衰减常数为a,在aR
1的场合下,能够得出
a
2
s2ky2exp(2
sW)
2
s3
R)
2
ns2)k02(2
sW)
?
exp(
2
(N
3
图1曲折波导的导模场散布
再者,由图1可知,曲折部分导模场散布倾向拐弯的外侧,该现象被称之为边沿
模,这类场散布现象与波导的直线部分的场散布是不一样的。
由此而产生了曲折部分进口处的场散布不般配,入射光的部分功率辐射进衬底,这类消耗叫做模变换消耗,它与辐射消耗一同构成了决定曲折波导消耗的主要原由。
三、实验内容:
利用设计一个曲折波导并察看并剖析有关结果。
四、实验方法:
1、创立资料库:
资料库参数:
Materials-Dielectric1:
Name:
cladding
2DIsotropic
3DIsotropic
RefractiveRefractive
:
:
Name:
guide
2DIsotropic
3DIsotropic
RefractiveRefractive
:
:
Profiles-Channel:
Name:
channel
2DProfiledefinitionmaterial:
guide
晶体参数:
Profile:
channel
WaferDimensions参数:
Length:
800
Width:
50
2DWaferProperties参数:
Material:
cladding
2.增添波导和输入平面:
(1)波导参数以下表:
波导名称
Startoffset
Endoffset
Width
Waveguide
Horizontal
Vertical
Horizontal
Vertical
radius
Arcwaveguide
0
-10
800
-8
4
4000
(2)增添输入平面
(3)输入面的参数中将Zposition的值设置为。
3、仿真并察看仿真结果。
4、设计原程序
SIMULATIONPARAMETERS
SimulationType:
2D
StartingField:
Type:
Modal
ZPosition:
Label:
InputPlane1
Wavelength(祄):
GlobalReferenceIndex:
Type:
Modal
Value:
UserInterfaceConfiguration:
NumberofDisplays:
100
SimulationTechnique:
SimulateAsIs
2DPARAMETERS
Polarization:
TE
Mesh:
Numberofpoints/
祄:
Numberofpoints:
500
BPMSolver:
Paraxial
Engine:
FiniteDifference
SchemeParameter:
PropagationStep:
WaferWidth(
祄):
BoundaryCondition:
PML
Layers:
6
TheoreticalReflectionCoefficient:
Non-LinearBPM:
UsingNon-LinearSimulation:
FALSE