《弯曲波导结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弯曲波导结构设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验三：弯曲波导结构设计、实验目的:1、掌握弯曲波导的结构、工作原理2、了解弯曲波导的分析方法及其仿真技术、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、厚度可以与光波长相比较的薄膜，光就会被封闭于这种高折射率的薄膜层内构成波导。在二维光波导的情况下，只有沿厚度方向对光是封闭的，因此波导中的光可以沿表面自由传播。这么一来光就有可能因为衍射而被全部散失掉。但是，实际上利用光波导组成光调制器和光开关的时候，光沿表面方向也必须是封闭的，光波的分路、弯曲、耦合等也必须都能够控制，这就是三维光波导。作为变换光路用的三维光波导器件，弯曲波导占据重要地位。其中，弯曲半径R越小，传输
2、距离越短，越容易产生光路变换。但是弯曲波导的损耗随着弯曲半径R的减小而增加。图1表示弯曲部分的导模场分布。在弯曲波导中，为了使光波在传输过程中，其波面不被破坏，弯曲部分外侧波导光的相速度必须大于内侧波导光的相速度。因此，在弯曲外侧所看到的光波中，在r%部分的相速度会超过光速。这就意味着在r屋部分的光波在半径方向上存在着辐射损耗。当设计弯曲波导时，正确评估这部分辐射损耗至关重要。假定在弯曲部分伴随着辐射而造成的波导光衰减常数为a,在aR1的场合下，可以得出?exp(R)22k2exp(2sW)(N2n2)k：(2sW),.图1弯曲波导的导模场分布该现象被称之为由此而产生了弯这种损耗叫做模再者，由
3、图1可知，弯曲部分导模场分布偏向拐弯的外侧，边缘模，这种场分布现象与波导的直线部分的场分布是不同的。曲部分入口处的场分布不匹配，入射光的部分功率辐射进衬底,变换损耗，它与辐射损耗一起构成了决定弯曲波导损耗的主要原因、实验内容：利用OptiBPM6.0设计一个弯曲波导并观察并分析相关结果。四、实验方法:1、创建材料库：材料库参数：MaterialsDielectrici：Name:cladding2DIsotropicRefractive:1.4423DIsotropicRefractive:1.442Name:guide2DIsotropicRefractive:1.453DIsotropic
4、Refractive:1.45ProfilesChannel:Name:channel2DProfiledefinitionmaterial:guide,晶体参数：Profile：channelWaferDimensions参数：Length:800Width:502DWaferPropertie参数:Material:cladding,.InitialFrepertiesm Yfafer Properties avsgui Pr ajsrH5i3D Wsfsr Fr opsrtiITifer Tinnsions.Length(11mfit600|Widtk GimProfiles Ad! M
5、aterialsOKCancelHelp2.添加波导和输入平面:(1)波导参数如下表:波导名称StartoffsetEndoffsetWidthWaveguideradiusHorizontalVerticalHorizontalVerticalArcwaveguide0-10800-844000(2)添加输入平面.|四Tl-rrSptinrClfl-ftif”rfbq用jMiliftId9Hrk第肘1也珏H1ireftrci-ssjcuiydf口Ox3石G昌，+-|o.2aooo:.-/之笈白卷吩O口妒(3)输入面的参数中将Zposition的值设置为2.0000。lapTLlFidd:-d
6、sxplifud-La-Fb.eMlJ&CTKH3CT-MlFm.id45MZ-hZBI七wo|-HacEurilXp,SiBwl*tiouPaj-aaetersGlobalData2DStarlingModilsleet.Rcfar号口s噜Indu霍Modal一虹由uIndeK（卜笈1.55_D.ArclVserinterfaceconfiguration3D.UnknownrAvarteNumberof|100:CUserSimulationtechniqueSiatig*AsIsSimulateUsingScr|SimijlationgeneratesscatteringdatainfR
7、皿CancelKelp3、仿真并观察仿真结果。,.,4、设计原程序SIMULATIONPARAMETERSSimulationType:2DStartingField:Type:ModalZPosition:2.000000Label:InputPlane1Wavelength(新)：1.550000GlobalReferenceIndex:Type:ModalValue:(1.44635996937882,0.00000000000000)UserInterfaceConfiguration:NumberofDisplays:100SimulationTechnique:SimulateAs
8、Is2DPARAMETERS,.Polarization:TEMesh:Numberofpoints/新：9.9800Numberofpoints:500BPMSolver:ParaxialEngine:FiniteDifferenceSchemeParameter:0.5000PropagationStep:1.5500WaferWidth（新）：50.0000BoundaryCondition:PMLLayers:6TheoreticalReflectionCoefficient:1.0000e-006Non-LinearBPM:UsingNon-LinearSimulation:FALSE
