1.一种光通信系统中绝热模式转换器的优化设计方法,其特征在于,包括:步骤1:计算各个宽度下模式的有效折射率确定波导输入端宽度WI和输出端宽度WF;
步骤2:对要设计的器件结构进行非均匀分段;
步骤3:求出各个片段的长度Li;
步骤4:根据各个片段的输入宽度Wi和输出宽度Wi+1以及步骤3得到的各个片段的长度来构造各个片段,然后将所有的片段拼接重组构成完整的波导形状;
步骤5:通过Lumerical Mode Solutions数值模拟器获得整个结构的模式转换效率曲线,该曲线给出了模式转换效率对应的长度;
步骤6:根据实际应用需求选择需要使用的器件长度;
步骤2具体包括:将宽度从WI到WF划分成N个片段,第i个片段输入和输出的宽度分别为Wi和Wi+1,其中i为从1到N的正整数,分段原则就是模式混合区域的间隔ΔWHi至少要小于两倍的非模式混合区域间隔ΔWNi,即:ΔWHi<2ΔWNi;
步骤3具体包括:
设水平方向为z轴,垂直方向为x轴,三次函数表达式:3
x=A(z‑B) (1)
其中A、B为常数;
输入端宽度WI=2xI,输出端宽度WF=2x2,绝对长度LTOT=zF‑zI,将坐标(zi,xi)和(zi+1,xi+1)代入方程(1),得到:3
xi=A(zi‑B) (2)3
xi+1=A(zi+1‑B) (3)其中xi+1>xi>0,zi和zi+1根据方程(1)计算出来;
由于输入宽度Wi=2xi和输出宽度Wi+1=2xi+1,代入方程(2)和(3),可以得到:方程(4)和(5)等式两边开立方,有:方程(7)减去方程(6),得到:令Wi=WI,Wi+1=WF,得到系数A的表达式:将系数A的表达式(9)代入方程(8),得到各个片段的长度:方程(10)用于各个片段长度的计算,此方程脱离了坐标轴的限制,只与要设计的结构参数相关。