硅基縫波導(dǎo)的偏振特性和非對(duì)稱(chēng)波導(dǎo)的偏振分束.pdf

1、偏振是光波的基本屬性之一。研究不同偏振態(tài)的光波在傳輸過(guò)程中的性質(zhì)，以及研究把不同偏振態(tài)的光波高效分離的方法，在光通信、偏振檢測(cè)與分析、激光調(diào)制、偏振成像和投影系統(tǒng)等領(lǐng)域有著巨大的理論與應(yīng)用價(jià)值。本文使用平面波法和有限時(shí)域差分法，針對(duì)通常研究只討論硅納米狹縫波導(dǎo)中準(zhǔn)橫磁模（TM）偏振傳輸?shù)膯?wèn)題，較全面的研究了準(zhǔn)TM偏振和準(zhǔn)橫電模（TE）偏振在硅納米狹縫波導(dǎo)中雙偏振傳輸?shù)膸捯约肮鈭?chǎng)分布特性；針對(duì)常規(guī)硅偏振分束器尺寸較大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基

2、于非對(duì)稱(chēng)定向耦合波導(dǎo)的新型緊湊型偏振分束器。本文的主要工作有：
　　（1）采用三維數(shù)值研究法，研究了硅基縫波導(dǎo)的偏振特性。通過(guò)調(diào)節(jié)狹縫波導(dǎo)中硅介質(zhì)的寬度，獲得了帶寬達(dá)320.6 nm的雙偏振單模狹縫波導(dǎo)；并且發(fā)現(xiàn)在該帶寬范圍內(nèi)，準(zhǔn)TE偏振的電場(chǎng)強(qiáng)度在狹縫中能夠獲得增強(qiáng)，而對(duì)準(zhǔn)TM偏振則不具有增強(qiáng)作用。這為進(jìn)一步設(shè)計(jì)硅基縫波導(dǎo)的偏振相關(guān)器件奠定了基礎(chǔ)。
　　（2）采用平面波法設(shè)計(jì)了一種二維非對(duì)稱(chēng)定向耦合波導(dǎo)的緊湊型偏振分束器，

3、并使用有限時(shí)域差分法驗(yàn)證了偏振分束器設(shè)計(jì)的正確性。該分束器的耦合區(qū)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度最小為2.88μm，驗(yàn)證長(zhǎng)度為2.75μm；兩種方法的結(jié)果符合得很好，表明偏振分束器的設(shè)計(jì)是正確的。
　　（3）基于上述設(shè)計(jì)的非對(duì)稱(chēng)偏振分束器，又研究了偏振分束器輸入和輸出端S型耦合彎曲波導(dǎo)的長(zhǎng)度和彎曲角度，非對(duì)稱(chēng)定向耦合結(jié)構(gòu)中條形波導(dǎo)和周期型波導(dǎo)之間的狹縫寬度對(duì)偏振分束器消光比和插入損耗的影響。二維有限時(shí)域差分法表明，當(dāng)中心波長(zhǎng)為1550 nm時(shí)，彎曲角度