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5 3大角度Y分支波导模拟 江苏大学机械学院陈明阳2010年11月 一引言 1设计内容绘制 设置 两种特殊折射率分布的Y分支波导 并计算其输出光强与分支角的关系2学习重点 1 波导折射率设置 2 用扫描法优化波导结构参数 3普通Y分支波导结构及特点 示例 知识点顶点设置之 角度参考 已知波导某一端点的坐标A x0 z0 要设置波导另一端点坐标B x1 z1 可通过设置直线AB和Z轴的夹角alpha和一个坐标值 x1或z1 实现 alpha x0 z0 x1 z1 3普通Y分支波导结构及特点 示例 缺点 分支角小 导致波导长度过长 二锥形分支波导设计 1锥形分支波导传光原理 2波导结构及参数设置 初始对话框设置 保证单模传输 基本结构 分支波导参数设置 以角度参考形式定义分支波导的终点坐标 设置输出波导长度要求 保持输出端间距不变 保证输出场不发生耦合 Lz Lx Lz Lx tan 挖去锥形波导中间部分 目的 使锥形波导中间部分的折射率与背景折射率相同实现方法 增加一折射率等于背景折射率的直波导 波导折射率差为0 将直波导的优先级设为1 XZ面折射率计算 设置之前 设置之后 说明 波导叠加规则 1 同一优先级时 取折射率大的波导的折射率为重叠部分的折射率 谁大取谁 2 不同优先级时 取优先级高的波导对应的折射率 谁高取谁 波导性能分析 通过扫描法了解不同角度下分支波导的输出光情况 3扫描结果 普通锥形Y分支波导 输出能量与分支角关系 普通Y分支波导 输出能量与分支角关系 三种波导传输特性对比 锥形分支波导 普通Y分支波导 普通锥形分支波导 二渐变折射率Y分支波导 原理 通过在过渡区设置渐变折射率区 获得低损耗 大角度光输出学习重点 自定义波导折射率 userprofile 设置 1过渡区折射率分布 知识点自定义折射率分布函数 首先对波导的xyz坐标进行归一化其中w h l分别为波导的宽度 高度与长度 width height length 结果有 x 1 1 y 1 1 z 0 1 Profile Taper f函数取值范围要求归一化为 0 1 横向 横截面 折射率分布函数 纵向折射率分布函数 二维折射率分布设置 三维波导模拟 时 如只在一个方向折射率有变化 可以设置为 2渐变折射率波导参数设置 设置内容 1 设置基本参数 2 定义折射率分布函数 过渡区波导参数设置 采用叠加法实现渐变折射率分布 采用叠加法实现渐变折射率分布 采用叠加法实现渐变折射率分布 知识点 波导重叠区域折射率规则 两个 或多个 波导重叠时 其折射率有两种定义方式 1 MergeMode 合并模式 选其中一个波导的折射率为重叠区折射率2 AddMode 相加模式 将设为addmode的波导与背景的折射率差 加到根据MergeMode确定的波导折射率上 即重叠区折射率 n no n1 x y z no为根据MergeMode确定的波导折射率 n1为addmode波导与背景的折射率差 举例 左侧波导 delta2 设置添加的波导的折射率 设置折射率分布函数 折射率函数名 来源类型 文件名或函数表达式 注意 z x指z和x 组合模式设置 对左侧波导点右键 修改波导的属性 合并 缺省设置 添加 右侧波导参数设置 折射率分布自定义函数为 0 5 1 x 0 y其它与左侧波导相同 结果 过渡区折射率分布 与预期结果不