多模干涉型非互易器件研究.pdf

1、磁光器件在當(dāng)今日益發(fā)展的光通信系統(tǒng)和器件中具有十分重要的作用，特別是磁光材料特有的非互易特性。很多關(guān)于集成磁光光學(xué)及其應(yīng)用器件，包括磁光隔離器，環(huán)路器等，相繼被報(bào)道。 目前己報(bào)道磁光器件主要基于以下幾類原理：(1)模式轉(zhuǎn)換型，但這類器件需要TE-TM模式精確的相位匹配，制作容差小。(2)非互易損耗型(NRL)，但這類器件需要與MQW材料結(jié)合，制作較復(fù)雜。(3)非互易相移型(NPS)。基于NPS的多模干涉(MMI)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)

2、：無(wú)須精確的相位匹配，結(jié)構(gòu)緊湊，且制作工藝簡(jiǎn)單。2000年，O.Zhuromskyy等人在磁疇結(jié)構(gòu)上第一次分析了對(duì)TE模隔離的MMI型隔離器；2005年，J．S．Yang等人第一次在InP襯底上制作出MMI型隔離器，但隔離度只有2.9dB。 本論文基于對(duì)非互易多模干涉特性的研究，利用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)激勵(lì)對(duì)稱模與反對(duì)稱模的相位關(guān)系，提出了一種對(duì)TM模式隔離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊縮型的非對(duì)稱多模干涉型隔離器。BEAMPROP等效模擬的隔離度達(dá)到2

3、7dB，插入損耗為2.4dB。器件以Si為基片，采用Air/Ce：YIG/SiO<,2>結(jié)構(gòu)，這種器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制作，且有利于與其他光電器件集成。 論文還對(duì)偏振無(wú)關(guān)型MMI隔離器的幾種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。磁疇結(jié)構(gòu)的非互易相移遠(yuǎn)大于普通結(jié)構(gòu)，但工藝較難實(shí)現(xiàn)；而在磁光波導(dǎo)側(cè)邊增加二個(gè)高折射率區(qū)，會(huì)導(dǎo)致模場(chǎng)分布的不均勻，可以達(dá)到對(duì)TE/TM模式相等的非互易相移，實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)隔離的作用。 根據(jù)磁光材料MMI非互易的特點(diǎn)，提出了一種

4、“波導(dǎo)型非互易光分束器件”的設(shè)想(已提交國(guó)家發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?00610050282)。與傳統(tǒng)的介質(zhì)波導(dǎo)型1×2光分束器件不同，波導(dǎo)型非互易光分束器件可以實(shí)現(xiàn)在正向傳輸時(shí)為1×2的均分束器件，而反向傳輸時(shí)為無(wú)損耗的1×1或2×1的合束器件。若能實(shí)現(xiàn)，可大大減少如光纖到戶(FTTH)工程應(yīng)用中上載信號(hào)的損耗，并且該器件具有結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高的特點(diǎn)，將在光通信領(lǐng)域以及光子集成系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 此外，對(duì)45度塊狀YIG材料的