【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光子集成器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵及其設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、陣列波導(dǎo)光柵(arrayed?waveguide?grating，awg)作為一種光子集成器件，主要實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用/解復(fù)用功能，具有插損低、串?dāng)_小、集成度高、通道數(shù)多且均勻性好等優(yōu)勢(shì)，在微波光子和光通信等領(lǐng)域中起到非常關(guān)鍵的作用。其結(jié)構(gòu)主要包含輸入波導(dǎo)、輸入端平板波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)、輸出端平板波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)。不同波長(zhǎng)的復(fù)用信號(hào)光由輸入光波導(dǎo)傳至輸入平板波導(dǎo)，發(fā)生衍射傳遞至陣列波導(dǎo)中。由于相鄰陣列波導(dǎo)之間存在固定的長(zhǎng)度差，不同波長(zhǎng)的信號(hào)光經(jīng)過陣列波導(dǎo)后形成相位差，從而在輸出平板波導(dǎo)中匯聚至對(duì)應(yīng)的輸出光波導(dǎo)端口，實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能。由于陣列波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，不同波長(zhǎng)的信號(hào)光也可反向經(jīng)陣列波導(dǎo)光柵傳輸實(shí)現(xiàn)信號(hào)復(fù)用功能。
2、為實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光解復(fù)用，在設(shè)計(jì)上保證了相鄰陣列波導(dǎo)之間的固定長(zhǎng)度差。但在器件的版圖繪制過程中，通常需要對(duì)陣列波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)，面對(duì)幾十根甚至幾百根的陣列波導(dǎo)，在保證長(zhǎng)度差的前提下，如何充分利用版圖空間、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法成為重要的考慮點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述陣列波導(dǎo)光柵結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵及其設(shè)計(jì)方法。
2、實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為：本專利技術(shù)提供一種基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，首先通過陣列波導(dǎo)光柵基本理論，確定器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括陣列波
3、si+1＝si+2li+δl-2li+1
4、
5、其中δl為相鄰陣列波導(dǎo)長(zhǎng)度差，θi+1為陣列波導(dǎo)的夾角，w為輸入端平板波導(dǎo)垂直方向中心線到陣列波導(dǎo)光柵的對(duì)稱中心線距離；
6、通過自定義第1級(jí)陣列波導(dǎo)長(zhǎng)度l1與彎曲波導(dǎo)弧長(zhǎng)s1，得出所有陣列波導(dǎo)的尺寸參數(shù)，從而完整地實(shí)現(xiàn)陣列波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
7、進(jìn)一步的，陣列波導(dǎo)光柵主要包括輸入光波導(dǎo)、輸入端平板波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)、輸出端平板波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)。
8、進(jìn)一步的，陣列波導(dǎo)部分主要由陣列波導(dǎo)直線段與彎曲段兩部分構(gòu)成，且直線段與彎曲段起始點(diǎn)的切線方向共線。
9、進(jìn)一步的，相鄰陣列波導(dǎo)的長(zhǎng)度差，由每級(jí)陣列波導(dǎo)的直線段與彎曲段兩部分長(zhǎng)度和的差值確定。
10、進(jìn)一步的，陣列波導(dǎo)彎曲段的彎曲半徑根據(jù)材料性質(zhì)確定，并且大于對(duì)應(yīng)材料體系中最小波導(dǎo)彎曲半徑，保證波導(dǎo)彎曲損耗不影響器件的傳輸特性。
11、進(jìn)一步的，所有相鄰陣列波導(dǎo)之間不發(fā)生光串?dāng)_，即每級(jí)陣列波導(dǎo)中的光都獨(dú)立傳輸。
12、本專利技術(shù)還提供一種利用上述設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的陣列波導(dǎo)光柵。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)為：本專利技術(shù)通過簡(jiǎn)化陣列波導(dǎo)光柵的幾何結(jié)構(gòu)，給出了詳細(xì)的陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計(jì)方法，并著重對(duì)陣列波導(dǎo)的布局進(jìn)行了代數(shù)分析。本專利技術(shù)適用于不同光子集成材料體系中陣列波導(dǎo)光柵的設(shè)計(jì)，相比于方型的陣列波導(dǎo)布局，該方法不僅減少了大量彎曲波導(dǎo)帶來的彎曲損耗，并且保證了陣列波導(dǎo)之間長(zhǎng)度差較高的均勻性。
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1.一種基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，首先通過陣列波導(dǎo)光柵基本理論，確定器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括陣列波導(dǎo)間距、羅蘭圓直徑、相鄰陣列波導(dǎo)長(zhǎng)度差，再基于幾何結(jié)構(gòu)分解獲得陣列波導(dǎo)的直線段長(zhǎng)度li與彎曲段弧長(zhǎng)si的遞推關(guān)系：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，陣列波導(dǎo)光柵主要包括輸入光波導(dǎo)、輸入端平板波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)、輸出端平板波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，陣列波導(dǎo)部分主要由陣列波導(dǎo)的直線段與彎曲段兩部分構(gòu)成，且直線段的延長(zhǎng)線與彎曲段起始點(diǎn)的切線方向共線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，相鄰陣列波導(dǎo)的長(zhǎng)度差，由每級(jí)陣列波導(dǎo)的直線段與彎曲段兩部分長(zhǎng)度和的差值確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，陣列波導(dǎo)彎曲段的彎曲半徑根據(jù)材料性質(zhì)確定，并且大于對(duì)應(yīng)材料體系中最小波導(dǎo)彎曲半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，確定的陣列波導(dǎo)光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，確定陣列波導(dǎo)光柵的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)后，對(duì)陣列波導(dǎo)光柵的幾何結(jié)構(gòu)開始確定，具體為：
9.一種利用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的新型陣列波導(dǎo)光柵。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，首先通過陣列波導(dǎo)光柵基本理論，確定器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括陣列波導(dǎo)間距、羅蘭圓直徑、相鄰陣列波導(dǎo)長(zhǎng)度差，再基于幾何結(jié)構(gòu)分解獲得陣列波導(dǎo)的直線段長(zhǎng)度li與彎曲段弧長(zhǎng)si的遞推關(guān)系：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，陣列波導(dǎo)光柵主要包括輸入光波導(dǎo)、輸入端平板波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)、輸出端平板波導(dǎo)和輸出光波導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，陣列波導(dǎo)部分主要由陣列波導(dǎo)的直線段與彎曲段兩部分構(gòu)成，且直線段的延長(zhǎng)線與彎曲段起始點(diǎn)的切線方向共線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代算法的新型陣列波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)方法，其特征在于，相鄰陣列波導(dǎo)的長(zhǎng)度差，由每級(jí)陣列波導(dǎo)的直線段...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王琛全，顧曉文，唐杰，錢廣，黃鵬程，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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