申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2022-05-19

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114924351B

主分类号：G02B6/126

分类号：G02B6/126;G02B6/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.09.06#实质审查的生效;2022.08.19#公开

摘要：本发明提供了一种偏振转换器，包括二氧化硅衬底、顶层硅和空气包层，顶层硅包括依次连接的输入波导、偏振转换区域、模式转换区域和输出波导，偏振转换区域被划分为若干个第一矩形单元，通过直接二进制搜索算法计算每个第一矩形单元的状态，形成一个使得第一输出函数达到最大值的第一打孔阵列，模式转换区域被划分为若干个第二矩形单元，通过直接二进制搜索算法计算每个第二矩形单元的状态，形成一个使得预定第二输出函数达到最大值的第二打孔阵列；第一打孔阵列和第二打孔阵列共同作用实现偏振光的转化。本发明提供的偏振转换器能实现高效偏振光的转化，对解决现有偏振转换器尺寸大、加工复杂、无法与全刻蚀器件集成的问题具有重要意义。

主权项：1.一种偏振转换器的设计方法，其特征在于：偏振转换器包括二氧化硅衬底、顶层硅和空气包层，所述顶层硅包括依次连接的输入波导、偏振转换区域、模式转换区域和输出波导，所述偏振转换区域被划分为M×N个第一矩形单元，所述第一矩形单元的状态为打孔或不打孔，打孔深度与顶层硅的厚度相同，通过直接二进制搜索算法计算每个所述第一矩形单元的状态，形成一个使得第一输出函数达到最大值的第一打孔阵列，所述第一输出函数为： 式中，和分别为，TM0模式由输入波导注入偏振转换区域时，偏振转换区域输出端的TE1模式和TM0模式的透过率，所述模式转换区域被划分为X×Y个第二矩形单元，所述第二矩形单元的状态为打孔或不打孔，打孔深度与顶层硅的厚度相同，通过直接二进制搜索算法计算每个所述第二矩形单元的状态，形成一个使得预定第二输出函数达到最大值的第二打孔阵列，所述第二输出函数为： 式中，为，TE1模式由偏振转换区域的输出端注入模式转换区域时，模式转换区域输出端的TE0模式的透过率；偏振转换器的设计方法，包括以下步骤：步骤一，设定偏振转换区域的初始结构，将其划分为M×N个第一矩形单元，通过调整每个所述第一矩形单元状态，形成一个使得预定第一输出函数达到最大值的第一打孔阵列，所述第一输出函数为： 式中，和分别为，TM0模式由输入波导注入偏振转换区域时，偏振转换区域输出端的TE1模式和TM0模式的透过率；步骤二，设定模式转换区域的初始结构，将模式转换区域划分为X×Y个第二矩形单元，通过调整每个所述第二矩形单元的状态，形成一个使得预定第二输出函数达到最大值的第二打孔阵列，所述第二输出函数为： 式中，为，TE1模式由偏振转换区域的输出端注入模式转换区域时，模式转换区域输出端的TE0模式的透过率；步骤三，依次连接的输入波导、优化的偏振转换区域、优化的模式转换区域和输出波导组合成偏振转换器的结构；还包括步骤四，整体优化，对偏振转换区域与模式转换区域连接的整体继续使用直接二进制搜索算法搜索进行优化，随机选择一个第一矩形单元或第二矩形单元开始计算，按一定搜索方向计算所有的第一矩形单元和第二矩形单元，经过多次迭代，对比上一次迭代后的第二输出函数值，两次第二输出函数值改变值低于0.1％，则算法停止。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 一种偏振转换器及设计方法

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