利索能及
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专利号: 2021114765028
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种超紧凑绝热模式耦合器的设计方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:绝热模式耦合器的分段:耦合器分为C和D两部分,由于结构的对称性,只考虑C部分,将C部分分为若干个不同的片段进行仿真;

步骤2:确定每个片段的长度;

步骤3:使用步骤2中得到的传播长度L构造各自的区域,然后将所有片段拼接在一起形成完整的波导形状;

步骤4:扫描总长度,以获得完整绝热模式耦合器的传输曲线;

步骤5:根据应用需求,选择要使用的器件长度。

2.根据权利要求1所述的超紧凑绝热模式耦合器的设计方法,其特征在于:所述步骤1中,对于耦合波导系统,偶数本征模ee和奇数本征模式eo的传播常数分别为 和对于非耦合波导系统,偶数本征模ee和奇数本征模式eo的传播常数分别为 和非耦合波导模式传播常数之间的不匹配系数表达式为耦合器中波导A与波导B之间的耦合强度为 并且γ定义为γ=δ/κ;通过使用FDTD模拟仿真,可以得到各个片段的以上参数。

3.根据权利要求1所述的超紧凑绝热模式耦合器的设计方法,其特征在于:所述步骤2中,设计绝热耦合器的表达式如下:其中,κ是耦合器中波导A与波导B之间的耦合强度,ε是损耗百分比,γ=δ/κ,其中δ是独立非耦合波导模式传播常数之间的不匹配系数;

对于每个片段,通过使用方程(1)确定每一段的长度,在方程(1)中取等号,即由方程(2)可以得到

其中,

通过步骤1中的FDTD仿真模拟参数,由方程(3)得到各个片段的长度。

4.根据权利要求1所述的超紧凑绝热模式耦合器的设计方法,其特征在于:所述超紧凑绝热模式耦合器是在绝缘体上硅薄膜衬底上的硅波导板上制成的绝热模式耦合器,绝热模式耦合器的两个波导A和波导B紧靠放置,Si波导的高h=0.3μm,两个Si波导的宽度分别标记为w1和w2,波导之间的间隙宽度标记为g,光学波长为1.55μm。

5.根据权利要求4所述的超紧凑绝热模式耦合器的设计方法,其特征在于:所述波导A和波导B波导的宽度分别是w1和w2沿传播方向x逐渐变化,在耦合器的一端,第一个宽度为w1的波导,第二个宽度为w2的波导,在另一端,第一个波导由窄变宽,第二个波导由宽变窄,在中心x=xC=L/2处,两个波导的宽度变得相等,该位置称为相位匹配平面。