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圖1.OptiFDTD中偏振分束器的俯視示意圖 圖2.偏振分束器耦合區(qū)及相關(guān)尺寸示意圖（其中 N=29 為耦合區(qū)中亞波長光柵單元數(shù)量；i=1,2,…,N） 采用表 3 所述的非均勻網(wǎng)格，僅在波導(dǎo)間隙（ωg）等小特征尺寸區(qū)域應(yīng)用精細(xì)網(wǎng)格單元，實(shí)現(xiàn)計(jì)算效率的優(yōu)化。

簡介：光柵耦合器(GC)是一種廣泛應(yīng)用于光纖(或自由空間)和亞微米波導(dǎo)之間耦合的I/O器件。兩個(gè)典型的應(yīng)用：基于CMOS兼容的絕緣硅片（SOI）平臺(tái)的光柵耦合器以及熱輔助磁記錄（HAMR）。

簡介： 光柵耦合器(GC)是一種廣泛應(yīng)用于光纖(或自由空間)和亞微米波導(dǎo)之間耦合的I/O器件。 兩個(gè)典型的應(yīng)用：基于CMOS兼容的絕緣硅片（SOI）平臺(tái)的光柵耦合器以及熱輔助磁記錄（HAMR）。

對(duì)光柵和纖維參數(shù)的任何更改都必須使用結(jié)構(gòu)組的接口進(jìn)行應(yīng)用。使用結(jié)構(gòu)組的優(yōu)點(diǎn)是，它們可以將單個(gè)參數(shù)更改應(yīng)用于多個(gè)基元，但是，它們也可以覆蓋對(duì)單個(gè)幾何圖形的手動(dòng)更改。纖維結(jié)構(gòu)組被設(shè)置為模擬以一定角度拋光的纖維。這是通過對(duì)組中的對(duì)象應(yīng)用輕微旋轉(zhuǎn)并對(duì)對(duì)象使用“網(wǎng)格順序”設(shè)置來完成的，以便光纖僅向下延伸到光柵耦合器上方的某個(gè)點(diǎn)，而不是像布局視圖中可能描述的那樣完全穿過光纖。

偏振分束器的仿真采用三維時(shí)域有限差分法（OptiFDTD），工作波長為 1550nm。在三維 OptiFDTD 中，通過有限元法（FEM）求解器進(jìn)行精確的模式分析，以獲取光源注入的光模式分布（有限元法通用求解器的設(shè)置詳見表 1）。

然而，垂直入射在特定應(yīng)用中是必不可少的，原因在于其不僅可以簡化多芯光纖（MCF）或垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的封裝過程，還能減小由于傳統(tǒng)光柵耦合器由于角度對(duì)準(zhǔn)所占據(jù)更多的空間。研究現(xiàn)狀現(xiàn)有的提高垂直入射光柵耦合器的耦合效率主要集中在專門設(shè)計(jì)光柵結(jié)構(gòu)。例如，圖1（a）中的結(jié)構(gòu)采用階梯型光柵來實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱衍射，打破光柵區(qū)域的垂直對(duì)稱性，以獲得高方向性和高耦合效率。

傳統(tǒng)的光柵耦合器通常需要傾斜入射，通常約10°，以防止二階反射。然而，垂直入射在特定應(yīng)用中是必不可少的，原因在于其不僅可以簡化多芯光纖（MCF）或垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的封裝過程，還能減小由于傳統(tǒng)光柵耦合器由于角度對(duì)準(zhǔn)所占據(jù)更多的空間。

四、進(jìn)一步擴(kuò)展模型 類似的工作流可以應(yīng)用于邊緣耦合器。描述光束的 .zbf文件可以直接從FDTD的場監(jiān)視器中導(dǎo)出，而無需執(zhí)行本例中使用的遠(yuǎn)場投影腳本。“ZBF 平面”所需角度、位置和跨度的計(jì)算可以根據(jù)光柵設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)算。POP 現(xiàn)在支持黑盒，因此制造商提供的 ZOS 文件可以合并到此示例中。五、附錄Zemax POP 分析是在數(shù)據(jù)的中心完成的。

因?yàn)榉瓷渎逝c耦合長度和光柵長度的乘積有關(guān)，所以這種掃描對(duì)應(yīng)于耦合長度和/或光柵長度的變化。相應(yīng)反射光譜的比較如下圖所示。0.19和0.59反射率的均勻布拉格光柵反射光譜透射光譜如下圖。0.19和0.59反射率的均勻布拉格光柵透射光譜3. 高斯脈沖下的FBG濾波器高斯脈沖光學(xué)系統(tǒng)中均勻光纖布拉格光柵濾波器的光路如下圖。

本文首先在OptiGrating中設(shè)計(jì)了一個(gè)均勻光纖光柵，然后在OptiSystem中應(yīng)用于一個(gè)三用戶OCDMA系統(tǒng)。OptiGrating組件位于“Optiwave Software Tools”庫中。 一、在OptiGrating中設(shè)計(jì)均勻FBG我們使用OptiGrating軟件中的案例文件“fbguniform”來設(shè)計(jì)光柵。

本文首先在OptiGrating中設(shè)計(jì)了一個(gè)均勻光纖光柵，然后在OptiSystem中應(yīng)用于一個(gè)三用戶OCDMA系統(tǒng)。OptiGrating組件位于“Optiwave Software Tools”庫中。 一、在OptiGrating中設(shè)計(jì)均勻FBG我們使用OptiGrating軟件中的案例文件“fbguniform”來設(shè)計(jì)光柵。

此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。 光波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。

此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。 光波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 使用光波導(dǎo)組件，可以輕松定義具有復(fù)雜形狀區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)入射耦合器、出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。

此外，這些區(qū)域可以配備理想化或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。更多信息請見：光波導(dǎo)的構(gòu)造 光柵區(qū)域 對(duì)于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴(kuò)展器 (EPE)，使用了真實(shí)光柵。他們的瑞利矩陣和相應(yīng)的效率是用 FMM (RCWA) 嚴(yán)格計(jì)算的。

此外，這些區(qū)域可以配備理想化或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，以充當(dāng)輸入耦合器、輸出耦合器或出瞳擴(kuò)展器。更多信息請見：光波導(dǎo)的構(gòu)造 光柵區(qū)域 對(duì)于輸入耦合器、輸出耦合器和眼瞳擴(kuò)展器 (EPE)，使用了真實(shí)光柵。他們的瑞利矩陣和相應(yīng)的效率是用 FMM (RCWA) 嚴(yán)格計(jì)算的。

進(jìn)一步擴(kuò)展模型 類似的工作流可以應(yīng)用于邊緣耦合器。描述光束的 .zbf文件可以直接從FDTD的場監(jiān)視器中導(dǎo)出，而無需執(zhí)行本例中使用的遠(yuǎn)場投影腳本。 “ZBF 平面”所需角度、位置和跨度的計(jì)算可以根據(jù)光柵設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)算。 POP 現(xiàn)在支持黑盒，因此制造商提供的 ZOS文件可以合并到此示例中。附錄Zemax POP 分析是在數(shù)據(jù)的中心完成的。

優(yōu)化任務(wù) 優(yōu)化工作流程 ? 應(yīng)用以下優(yōu)化工作流程來設(shè)計(jì)用于有效光導(dǎo)耦合的二元光柵 1. 定義輸入 2. 執(zhí)行仿真 3. 計(jì)算輸出 4. 檢查目標(biāo) 5.

圖3 （a）多尖端錐形端面耦合器；（b）多錐形端面耦合器3. 基于亞波長光柵的端面耦合器基于亞波長光柵的端面耦合器結(jié)構(gòu)如圖4所示。亞波長光柵的有效折射率由尖端寬度、間距以及占空比綜合決定，因此，可以通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其有效折射率最大程度上與光纖模式匹配，進(jìn)而提高耦合效率。

圖5 (a)所制造的光子集成電路的顯微圖像，測量的二維光柵耦合器的(b)耦合效率(c)偏振相關(guān)損耗(d)峰值耦合效率結(jié)語本篇文章的研究通過多極輻射模式增強(qiáng)與雙層級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在商用工藝平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了高效、低偏振敏感的二維光柵耦合器，解決了一個(gè)高效的和偏振分集的光纖芯片耦合的挑戰(zhàn)，為硅光子技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用掃清關(guān)鍵障礙。

圖3 （a）多尖端錐形端面耦合器；（b）多錐形端面耦合器3. 基于亞波長光柵的端面耦合器基于亞波長光柵的端面耦合器結(jié)構(gòu)如圖4所示。亞波長光柵的有效折射率由尖端寬度、間距以及占空比綜合決定，因此，可以通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其有效折射率最大程度上與光纖模式匹配，進(jìn)而提高耦合效率。