申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2019-09-30

公开（公告）日：2020-01-10

公开（公告）号：CN110673265A

主分类号：G02B6/293(20060101)

分类号：G02B6/293(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.27#授权;2020.02.11#实质审查的生效;2020.01.10#公开

摘要：本发明公开了一种偏振‑波长混合复用器的设计方法，包括偏振分束光栅耦合器、两输入波导、Bragg反射器型凹面衍射光栅、自由传输区、两输出波导阵列，其方法是首先利用偏振分束光栅耦合器将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分，再根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件确定可将两种偏振光均高效衍射的Bragg光栅结构参数，然后利用凹面衍射光栅角色散关系确定两偏振光对应输入波导相对光栅面法线的入射角关系。本发明与传统凹面衍射光栅波分复用器相比，将偏振分束光栅耦合器输出的两偏振光以不同角度分别入射到衍射光栅，利用Bragg光栅对两种偏振光的高效衍射，实现了在不增加激光器数量的前提下，有效增加输出通道数、提高器件集成度。

主权项：1.一种偏振-波长混合复用器的设计方法，所述偏振-波长混合复用器包括偏振分束光栅耦合器1，偏振分束光栅耦合器1输出的TE偏振光和TM偏振光经耦合器第一输出波导2-1和耦合器第二输出波导2-2进入第一输入波导3-1和第二输入波导3-2，第一输入波导3-1和第二输入波导3-2的出射光经自由传输区4的传输到达凹面衍射光栅5，经过凹面衍射光栅5的衍射分光后，分别聚焦于第一输出波导阵列6-1和第二输出波导阵列6-2；凹面衍射光栅5沿光栅圆延伸分布；罗兰圆内切于光栅圆，且罗兰圆的直径等于光栅圆的半径；耦合器第一输出波导2-1一端与偏振分束光栅耦合器1相连，另一端与第一输入波导3-1相切连接；耦合器第二输出波导2-2一端与偏振分束光栅耦合器1相连，另一端与第二输入波导3-2相切连接；第一输入波导3-1和第二输入波导3-2的入射端口以及第一输出波导阵列6-1和第二输出波导阵列6-2的出射端口均在罗兰圆上；自由传输区4为第一输入波导3-1的入射端口和第二输入波导3-2的入射端口到凹面衍射光栅5之间的部分；其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：步骤1：采用偏振分束光栅耦合器1，将入射光分成TE偏振、TM偏振两部分；步骤2：根据一维光子晶体理论及光栅闪耀条件，确定在所需波段内能够同时实现对两种偏振光进行高效衍射的凹面衍射光栅5的结构参数；将两种偏振光对应平板波导有效折射率分别代入一维光子晶体理论，在平面上绘制两偏振光对应Bragg反射器能带结构，其中，归一化频率与Bragg周期d间满足λ为入射光波长；提取若干组两偏振光禁带相交区对应Bragg反射器结构参数d,f，其中，两偏振光禁带宽度包含所需波段；根据光栅方程：m1λ＝nFPR1asinα1+sinβ1m2λ＝nFPR2asinα2+sinβ2其中，m1、m2分别为TE、TM两种偏振光的衍射级次；λ为入射光波长；nFPR1、nFPR2分别为TE、TM两种偏振光对应平板波导有效折射率；a为光栅周期，其与Bragg周期d的关系满足a＝dsinθ；β1、β2分别为入射光波长λ对应TE、TM两种偏振光相对光栅面法线的衍射角；当光栅闪耀时，据此，选取上述Bragg反射器结构参数中，两偏振光入射时最接近光栅闪耀且输出均匀性最佳的一组；步骤3：利用凹面衍射光栅5角色散关系及相邻通道波长间隔确定两偏振光对应第一输入波导3-1和第二输入波导3-2相对光栅面法线的入射角关系；为了确保各衍射光束彻底分离，需满足： 其中，λ1、λN及λc为分别为光信号中的最小、最大及中心波长；Δλ为相邻通道波长间隔；为TM偏振最小波长对应衍射角；为TE偏振最大波长对应衍射角；为TE偏振中心波长对应角色散，由对光栅方程求导得到： 其中，为TE模中心波长对应衍射角；上述各衍射角与入射角的关系由光栅方程确定，由此确定α1、α2间关系；步骤4：利用TE偏振角色散关系、相邻通道波长间隔及第一输出波导阵列6-1各输出波导中心间距确定罗兰圆半径Rrc；第一输出波导阵列6-1各输出波导中心间距Δl满足： 代入TE偏振中心波长对应角色散，可得罗兰圆半径： 步骤5：两偏振光入射时，各波长对应衍射角β可由光栅方程求得；将两偏振光以α1、α2入射角同时输入到凹面衍射光栅，使各输入输出波导不交叉。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 一种偏振-波长混合复用器的设计方法

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