聚合物AWG的结构设计与特性分析

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伴随着通信业务的迅猛发展,现代社会对于带宽的需求正与日俱增。就目前而言,解决这一问题的方法包括空分复用,时分复用和波分复用。其中最具潜力的方法要数波分复用了,其具备了众多优势,如超大的信息传输容量;节约光纤资源;易于系统升级;可靠性高等等。而波分复用技术的实现方法也多种多样,如干涉膜滤光;布拉格光栅和平面光波导型。本文所研究的聚合物AWG器件即是一种平面光波导型的波分复用器件。阵列波导光栅器件的结构可以大致分为五部分:输入信道,输出信道,输入平板波导,输出平板波导,以及阵列波导,其中的输入平板波导及输出平板波导把输入输出信道和阵列波导连接在了一起。本文本着择优选取参数并合理进行版图设计的目的,进行了以下的工作。首先从聚合物AWG器件理论入手,了解其工作原理,运行机制,从而得到适用用聚合物AWG器件的一系列方程,如光栅方程,角色散方程等等。然后利用这些理论及计算机技术(Vasual C++及Orange8.0)对聚合物AWG器件的参数进行确认,并统一协调,得到聚合物AWG器件的参数,包括阵列波导尺寸,间距,波导宽度,阵列波导长度差等等。并以这些参数为依据,对聚合物AWG器件进行具体的版图设计,确认每一条波导在版图中的位置,自身的弯曲度以及长度。对于阵列波导光栅来说,其传输特性是一个重要的衡量指标,它的好坏直接决定了器件能否实现波分复用功能。根据衍射远场中衍射效率的公式,分析了输入输出平板波导中功率的分布以及旁瓣的抑制问题;根据AWG器件的传输函数,分析了器件的传输光谱及自由光谱区特性。并在以上的各个分析过程中给出了相关参数所造成的影响。在聚合物AWG器件的研究中,另一项重要的指标是器件的损耗。对于AWG器件损耗主要来源于:输入输出平板波导中的衍射损耗;波导弯曲所造成的弯曲损耗;高折射率衬底所产生的泄露损耗;材料引起的吸收损耗。我们在分析过程中,考虑了波导宽度对输入输出平板波导衍射损耗的影响;从弯曲损耗方程出发,对器件弯曲损耗进行了分析;对于泄露损耗,我们考虑了不同的阵列波导与中心信道夹角以及不同平板波导焦距的情况下,泄露损耗的变化情况;对于吸收损耗,材料性能提高是减小这一损耗最好的办法。
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