摘要：设计了一种基于SiN_(x)填充的定向耦合器(DC)型偏振无关解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm两个波长的光信号。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法调节DC波导间隙内填充的SiN_(x)材料的折射率,使同一波长下横电(TE)偏振模和横磁(TM)偏振模的耦合长度相等,实现器件的偏振无关功能。通过优化波导间隙,调整两个波长光信号所对应的耦合长度比,选择合适的值可使其分别从两个端口输出,实现波长分离功能。运用三维有限时域差分方法进行建模仿真,对器件进行参数优化和性能分析。结果表明:所提出的解复用器的耦合区长度仅为22.8μm,插入损耗和串扰(CT)分别低至0.05 dB和-21.58 dB,CT小于-10 dB的带宽可达79 nm,且总体容差性良好。所设计的器件在未来的集成光路系统中具有潜在的应用价值。

摘要：基于三明治结构和绝热耦合器,设计了一种分光比可设计的偏振无关光功分器,对波长为1550 nm的光信号实现所需分光比的功率分配。通过调节三明治结构中间层材料SiNx的折射率,使同一波长下横电(TE)和横磁(TM)偏振模的分光比相等,实现偏振无关,通过改变绝热耦合器波导间隙的不对称性,获得可设计的分光比。运用三维有限时域差分方法,对器件进行建模仿真,最终结果表明:所设计的器件耦合长度仅为7μm,可设计分光比的最大范围为0.50~0.95,同时支持TE和TM偏振模,插入损耗均低于0.31 dB,分光比容差在±0.01内的带宽可达100 nm,在未来光子集成光路系统中具有潜在的应用价值。

摘要：实现太阳全光谱辐射的完美吸收并尽可能少地使用光敏材料是太阳能吸波器研究的终极目标。提出了一种基于金属-电介质-金属(MIM)谐振器结构的高吸收率太阳能吸波器。该吸波器以金属钨(W)为衬底,衬底上的多层空心圆盘分别构成了金属(Ti)-相变材料(GST)-金属(Ti)或金属(Ti)-砷化镓(GaAs)-金属(Ti)的MIM谐振器结构。研究结果表明,GaAs和非晶体态GST材料在太阳能吸波器设计方面都有极高的应用价值。该结构在0.3~2.5μm的波长范围内的平均吸收率为97.48%,太阳能光谱加权吸收效率为98.02%;该结构在0.3~4μm的整个工作波段内的平均吸收率为96.95%,太阳能光谱加权吸收效率为97.54%。吸收率大于95%的带宽为2.37μm,吸收率大于90%的带宽为3.57μm。结构自身的对称性使其具备优良的偏振无关特性,有助于吸收太阳光。此外,在0.3~2.5μm波长范围内,该结构对入射角变化表现出稳定的响应。本研究设计的太阳能吸波器具有超宽带和高吸收率的特点,其结构简单,大大降低了制造复杂度和成本。该技术在太阳能收集与转换、光伏器件以及热发射器件等领域具有潜在的应用前景。

摘要：为了改善金属完美超材料吸收器(PMA)制造成本高,且存在欧姆损耗的状况,同时为了解决PMA对光的偏振态和入射角较为敏感的问题,本文采用低损耗介质材料设计了双通道偏振无关介质窄带PMA,并利用时域有限差分法进行理论分析和验证。研究发现,所本文设计的偏振无关介质窄带PMA无论在横电(TE)还是横磁(TM)偏振态下,它们的吸收波长、吸收效率和半峰全宽都相同。TM和TE偏振能够在同一波长实现窄带宽超高吸收,是因为PMA结构是旋转对称的。PMA之所以会实现双通道窄带宽,是因为在PMA光栅中分别形成了法布里-珀罗腔共振和导模共振,该研究可为将来制备高质量偏振无关介质窄带宽PMA提供新思路。

摘要：基于双折射铌酸锂(LiNbO3)晶体的电光效应,设计了一种偏振无关的二端口波导型多波长可调谐滤波器。在非对称干涉仪的上下分支波导上,耦合电极与相移电极周期性交叉级联实现模式的偏振转换。利用琼斯矩阵的Z域分析,求解驱动电压模拟实现多个波长的同时选择。仿真实现了自由光谱范围(FSR)内分布任意的窄带多波长输出。波长中心处传输率为100%;旁瓣大小受到所选波长个数的影响,三个波长同时滤波的旁瓣可达12 dB。同时得到了梳状滤波输出谱,其通带顶部平坦,旁瓣可达20 dB以上。

摘要：设计具有宽带性能的偏振无关1×3光功分器,采用离子辅助沉积方法调节三明治结构芯层SiNx的折射率,使得正交偏振模的拍长相等而实现偏振无关;梯形多模干涉波导与锥形波导的组合可实现器件宽带宽、低损耗及良好的分光均匀性。运用有限时域差分法进行建模仿真及参数优化,结果表明:器件的多模干涉波导长度仅为13.2μm,附加损耗低于0.07 dB,不均匀度低于0.03 dB,0.5 dB带宽高达255 nm,可覆盖S、C、L、U以及部分E波段,在未来集成光学系统中具有较高的应用价值。

摘要：基于双折射铌酸锂晶体的电光效应,设计了一种偏振无关的二端口波导型多波长可调谐滤波器.在非对称干涉仪的上下分支波导上,耦合电极与相移电极周期性交叉级联实现模式的偏振转换.利用琼斯矩阵的Z域分析,求解驱动电压模拟实现多个波长的同时选择.仿真实现了自由光谱范围内分布任意的窄带多波长输出.波长中心处传输率为100%;旁瓣大小受到所选波长个数的影响,三个波长同时滤波的旁瓣可达12dB.同时得到了梳状滤波输出谱,其通带顶部平坦,旁瓣可达15dB以上.

摘要：为使隔离器、环行器及其他非互易器件广泛地应用于波导集成光子回路,基于磁光材料的非互易特性,提出了一种偏振无关的磁光波导的简单设计方法.在磁光波导芯区的侧面引入特定高折射率区,造成了场强分布的不对称性,从而达到了非互易波导偏振无关的目的.微扰法和有限差分法相结合的分析表明,当方形单模波导宽度大于0.7μm时,TE和TM模非互易相移的相对误差低于1%.该波导结构具有制作简单、工艺容易实现的优点,适用于偏振无关的非互易磁光波导器件.

摘要：提出一种基于Si3N4/SiNx/Si3N4三明治结构多模干涉波导的偏振无关1×2解复用器,用于分离1310和1550 nm两个波长.通过合理选择三明治结构中间层SiNx的折射率,可以调节同一波长两个正交偏振态的拍长相等,实现偏振无关;根据多模干涉原理,通过合理选择多模干涉波导的长度与宽度,可以使两个波长的输出像点分别成正像和反像,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件关键结构参数的制作容差进行了分析.结果表明:该器件多模干涉波导的尺寸为4.6μm×227.7μm,插入损耗低至0.18dB,输出波导间的串扰低至–25.7dB, 3dB带宽可达60 nm.另外,本文提出的器件采用Si3N4/SiO2平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.

摘要：提出一种基于夹层结构的偏振无关1×2定向耦合型解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm两个波长.通过合理选择夹层结构芯区的折射率及波导间隙,可以调节同一波长两个正交偏振模的耦合长度相等,实现偏振无关;通过合理选择夹层结构波导宽度,可以使两个波长分别从不同输出波导端口输出,实现解复用功能.运用三维有限时域差分法进行建模仿真,对结构参数进行优化,并对器件性能进行了分析.结果表明:该器件定向耦合波导的长度为23μm,插入损耗低至0.1 dB,输出波导间的串扰低至–26.23 dB,3 dB带宽可达290 nm和200 nm.另外,本文提出的器件采用Si3N4/SiO2平台,可有效减小波导尺寸,提高集成度,不仅实现了偏振无关,而且结构紧凑、损耗低,在未来的集成光路中具有潜在的应用价值.