玻璃光波导功分器理论、技术及其光学特性研究
【摘要】：本文详细介绍离子交换法制作玻璃波导的研究进展,对常用几种离子对交换产生折射率分布进行比较,发现用Tl + ? Na+进行离子交换所得波导具有实际的研究价值。然后对光功分器的产业前景、结构、技术指标和关键技术进行了具体介绍,得到在新一代功分器具有微型化、高性能、阵列化和集成化等优点下,提出研究玻璃光波导功分器的必要性和重要性。
在该论文理论部分,详细地研究玻璃离子交换过程和形成光波导的微观机理,分析Tl + ? Na+交换的扩散动力学。由于Tl + ? Na+离子半径相差较大,在交换过程中产生的应力会引起折射率的变化。通过实验证明应力与折射率分布之间存在一定的关系式。而以往Fick 定律只考虑离子交换极化率和离子交换半径差,所得的折射率分布解释Tl + ? Na+交换存在一定偏差。从而必须考虑包括应力在内的三个因素所共同产生的折射率分布方程,并对Fick 定律所得方程加入修正项。通过WKB 法,得到折射率分布近似为“改进”的高斯函数分布。
用二维矢量WKB法分析了渐变折射率光波导中基模的模场分布情况。采用平面光波形态的光波激励波导,借助计算机进行数值求解,得到的光场分布图在光场传播达到稳定时,波导的模传输只与波导结构和光波波长有关,结果直观、精确、快速。同时对掩埋式波导模的截止提出一种简便方法,得到波导基模分布图。
该论文还介绍利用BPM 方法如何设计、模拟和分析光波导功分器。从对称和非对称S 型分支波导出发,得到满足低损耗对称S 型分支波导的设计思想。本文给出关于1×4 功分器的光路设计方案,解释光波导弯曲损耗的产生机理,综合波导弯曲的纯弯曲损耗和过渡损耗以及分支耦合损耗的特点,得出结构函
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