摘要：提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器,通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量,可以调控分束器各输出端口的透过率;通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径,可以实现分束器的宽带特性。为了提高优化效率,获得性能优良的宽带分光比可设计的分束器,利用下山单纯形算法,根据特定的分光比目标,对提出的1×3分束器进行逆向设计和研究。结果表明,不仅提高了光子晶体分束器的优化效率,而且获得了性能优良的宽带分束器。设计的1×3等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗低于0.199 dB,均匀性小于0.119 dB,响应时间在0.5 ps以内;设计的1×3不等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗不大于0.177 dB,分束方差不大于6.88×10^(-4),响应时间在0.5 ps以内。该分束器在未来全光通信网、光子高密度集成等领域具有很好的应用前景。

摘要：提出了一种基于开口圆环结构的太赫兹分束器,其由两种单元结构组成,这两种结构的区别在于是否存在底层连续金属层,这两种结构的顶层金属图案由开口圆环组成,介质层为聚酰亚胺薄膜。通过改变开口圆环的开口大小和半径排列构成了8×8的相位梯度超表面。当太赫兹波分别沿-z轴方向和+z轴方向垂直入射时,电磁波会被分成沿x,y轴对称但能量分布不同的四束波,两种入射模式能够得到两种不同的分束比。在0.7 THz下,当太赫兹波分别沿-z轴方向和+z轴方向垂直入射时,其分束比分别为0.8∶1和1.9∶1,实现对分束比的调谐。此分束器具有体积小、成本低的优点,可应用于太赫兹通信、太赫兹成像和太赫兹隐身等领域。

摘要：提出了一种新颖的二维光子晶体波导型1×5分束器,为了提高分束器的优化效率和分束性能,利用下山单纯形算法,对提出的1×5分束器进行逆向设计和研究.结果表明,改变耦合区域介质柱半径、Y分支波导中央的调控介质柱半径及其横向偏移量,可以调节分束器5个输出端口的输出光功率比例;利用下山单纯形算法,根据特定的分光比目标,对耦合区域介质柱半径、调控介质柱半径及其横向偏移量进行优化,可以逆向设计出总透过率达到99%以上、附加损耗小于0.044 dB以及响应时间小于1 ps的不同分光比的1×5分束器.此外,对逆向设计的1×5分束器进行了工艺误差分析,确定了各优化参量在实际加工中允许的误差范围,为器件的制作提供了理论参考.该1×5分束器分光比设计灵活,优化效率高,性能优良,尺寸小,在光子集成电路等领域中具有广泛的应用前景.

摘要：应用于航天遥感领域的高光谱分辨率傅里叶变换光谱仪,多采用分束器补偿器的方案实现分光。由于光学器件的加工误差,实际应用的分束器与补偿器厚度并不能达到理想的完全匹配,当分束器与补偿器的厚度不匹配时,由于厚度误差引入的光程差会在视场内产生干涉条纹,进而影响光谱仪的调制度并降低其信噪比。为满足航天遥感高信噪比的要求,需要根据性能要求对分束器与补偿器的厚度误差范围进行限制,即分束器补偿器厚度匹配设计。通过理论分析方法建立了引入厚度匹配误差的附加光程差计算公式,以及视场范围内的光谱仪干涉信号强度计算公式,并通过Zemax建模仿真直观显示了由于分束器与补偿器厚度匹配误差导致的视场内干涉条纹信号,给出了光谱仪调制度随厚度匹配误差增加而下降的变化曲线。分析了视场范围在厚度不匹配条件下对调制度影响的增强效果,发现扩展光源的入射角变动受视场角影响,入射角变动越大导致光程差变化量越大,进而引起调制度的下降越大;分析了光源波数与计量激光波数不同条件下,由于器件折射率变化导致的色散效应对厚度不匹配影响的增强效果,发现厚度不匹配误差越大色散相位差越大,要恢复明确相位需要限制厚度不匹配误差使其引起的色散相位差小于2π。通过理论分析,建立了分束器补偿器厚度匹配设计准则,提出先通过光谱仪光谱范围和计量激光器参数限制分束器补偿器厚度不匹配误差,再导入光谱仪设计参数计算厚度不匹配误差与调制度关系曲线,根据调制度要求进一步限制厚度不匹配误差。通过该设计准则,可以提出傅里叶变换光谱仪的分束器补偿器厚度不匹配公差范围,指导分束器与补偿器的工程设计。

摘要：为了解决目前光学分束器件衍射效率低的问题,在传统的Gerchberg-Saxton(GS)算法基础上,对初始相位和迭代算法中的振幅限制方式作改进.先利用二次相位来作为迭代算法的初始相位,再在迭代过程中将输出平面分为信号区和噪音区两部分,保持这两部分的相位不变,信号区内振幅乘上一个随迭代次数不断变化的因子,噪音区内振幅保持不变.通过该方法设计9×9连续面形的分束器件,并与传统GS算法设计的分束器进行了对比,结果表明:GS算法设计得到的分束器相位存在严重的突变和不连续等问题,而本文方法设计得到的分束器相位连续平滑,可利用移动掩模技术加工.最终制备出1×3和1×9分束器,其实测的衍射效率分别为83.5%和89.4%,均匀性误差分别为3.56%和15.23%.

摘要：将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计,可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型,围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长为900 nm的入射光下,基于全局拓扑优化深度学习模型设计出大角度高衍射效率超构光栅分束器,设计的分束角为120°与150°时衍射效率分别达到95%与85%。

摘要：提出了一种采用二元π位相板与柱面透镜组合而构成表面光波导型原子(或分子)分束器及其Mach_Zehnder干涉仪与X_分束器列阵的新方案,介绍了本方案的物理思想与基本原理,导出了光强分布、强度梯度、分束距离和分束路径的宽度与光学系统参数间的解析关系,并分析和讨论了本方案的潜在应用及其可行性.研究表明,本方案设计新颖、光路简单,便于与其他元件组合构成具有表面微结构的集成原子(或分子)光学元器件及其全光型原子(或分子)芯片.

摘要：通过研究2维正方晶格光子晶体波导多模干涉的自映像效应,优化设计了一种新型1×2光子晶体波导分束器,采用时域有限差分法对其传输特性进行模拟分析。设计过程中,根据多模干涉耦合区中周期出现的双重像的位置确定两个单模输出波导的位置,通过在分束器输入和输出耦合区的连结处设置介质柱,改变输入和输出耦合区中的模场分布,实现模式匹配,从而明显减小分束器的反射损耗。计算结果表明:设置的介质柱归一化半径分别为0.08和0.177时,对于波长为1.55μm的入射光,该分束器的透射率可高达93%。

摘要：将环形谐振腔邻近放置在光子晶体直波导两侧构成环形谐振器,利用平面波展开法及时域有限差分法,数值分析了该系统中光的传播行为。基于此结构,以三、四通道为例设计了大角度超微多路光分束器。仅通过改变环形谐振腔中耦合介质柱的半径,便可使光场发生重新分布,实现输出能量的均分或自由分配。在同样保证多路和高传输效率的条件下,该结构与常规波导定向耦合型分束器相比,还可实现光束的大角度分离。

摘要：通过激发光子晶体-光子晶体表面波的方法,设计出了一种由表面修饰光子晶体组成的新型复合结构。利用平面波展开法结合超原胞技术对该结构的耦合表面波色散关系进行了研究,在此基础上利用时域有限差分法对光束在该结构中的传输特性进行了数值模拟,并分析了其物理机制。研究结果表明,所提出的新型结构,对一定频率范围内的传输光,能够实现输出光的分束,此特征可以用来制作光束分束器。