【基于三角晶格光子晶体波导功率分束器设计案例分析1600字】

基于三角晶格光子晶体波导功率分束器设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u22045基于三角晶格光子晶体波导功率分束器设计案例分析 1232121.1基于三角晶格的1×2光子晶体波导功率分束器的设计 1139501.2基于三角晶格的1×3光子晶体波导功率分束器的设计 41.1基于三角晶格的1×2光子晶体波导功率分束器的设计本设计采用三角晶格，将无限长的介质柱按照三角晶格周期性排列，由于三角晶格不能通过COMSOL直接形成周期性阵列，所以我们需要从正方晶格的结构上给它做出一些变化。首先将介质柱安正方晶格周期性排列起来，再将间隔一列的介质柱向左或者向右位移半个晶格常数a，也就是两个介质柱之间的一半距离，这样一个三角晶格的光子晶体就形成了。用这个光子晶体引入线缺陷就是三角晶格的光子晶体波导，利用这个光子晶体波导就可以制作需要的不同类型的分束器了。基于三角晶格的1×2光子晶体波导功率分束器整体结构参数如下：选取空气为背景，折射率为1，GaAs为介质柱，介质柱半径r=0.2a,选取归一化频率aλ=0.4，若选则晶格常数为0.62um，则光波波长则为1550nm。然后光子晶体整个结构是以长乘宽15×图1.1三角晶格的Y型光子晶体波导功率分束器将光波从左边中间入口传入，传入进去的光波波长是1550nm，进行仿真分析之后，可以得出电场模在光子晶体波导功率分束器当中的分布情况，这个分布情况可以粗略的显示该波段是否能够顺利的在线缺陷当中传播，并且从出口传出。与之对应的是，除了1550nm这个波段之外的光是否也能在这个缺陷态当中传播呢。由下面几幅图可以直观的表示。图1.21450nm波段电场模分布图图1.31550nm波段电场模分布图图1.41650nm波段电场模分布图由这三幅图可以看出，除了1550nm波段的光波能够比较好的在缺陷态中传播，其余波段在缺陷态中都会被阻挡，使其不能正常传播，1450nm的光波能量被削弱，1650nm的光波则是无法进行分束，这就是光子晶体波导对于每一种波段具有选择性，可以根据实际需求来决定使需要的光波在缺陷态中传播，不需要的可以被阻挡，这样在实际应用中就更加广泛。再根据电场模分布曲线如图1.5所示。图1.5出口处电场模分布图由传输图的电场模分布曲线可以知道，只有频率为193.41THz的电磁波才能在该分束器中很好地传播，这说明该分束器的只能允许这种频率的光波在光子晶体波导功率分束器中进行分束。1.2基于三角晶格的1×3光子晶体波导功率分束器的设计一分三分束器设计思路和一分二分束器完全一样，先挖去光子晶体中的介质柱，构建出一个一分三分束器的波通道，然后再设置边界条件，端口激励等条件模拟波在其中的传播。但是设计一分三分束器的时候，遇到了一个问题，从入射端口进入的电磁波分配到三个出射端口时，三个出射端口的电磁波能量相差较大。中间的出射端口颜色比上下两条更深，但预期目标是使三个出射端口的能量大致相同，也就是三条出射线路的能量颜色图深浅要大致相等。基于三角晶格的1×2的分束器由于透射率比较低，所以实际应用中比较少，现在我根据之前的基础，设计出了一个新型的基于三角晶格的1×3光子晶体波导功率分束器。整体结构参数如下：在1×2分束器的基础之上加入一些介质柱，让整个光子晶体的结构变大，这样便可以重新设计一个新的分束器，其他的参数设置不会改变。光子晶体波导器件如下图1.6所示。图1.6三角晶格光子晶体波导接下来将1550nm的光波从左边入口输入光子晶体波导，使其在缺陷态中传播，通过仿真得到电场在光子晶体波导中的分布图，如图1.7所示。图1.7电场模分布图也可以绘制出入口处和三个出口处的场分布图，由于三个出口大致相同，所以只绘制出一个出口的场分布图，如下图所示。图1.8入口处场分布图图1.9出口处场分布图由场分布曲线图可知，只有频率为193.41THz的电磁波才能在该三角晶格的一分三分束器中传播，再由电场分布图可以看出，三个输出通道口的