衍射效應(yīng)會導致出射光發(fā)散到各個方向。為了減小衍射效應(yīng)帶來的發(fā)散效果,并解決出射端波導輻射距離短、輻射效率低的問題,采用二維正方晶格光子晶體構(gòu)建了一種新型的光子晶體波導出射口結(jié)構(gòu)。首先采用Y型通道結(jié)構(gòu)來提高輸出端的透射率;然后采用多支路結(jié)構(gòu)進行耦合,以提高出射光的集束性,從而增大光波的輻射距離;最后進一步優(yōu)化了出射口的周期數(shù)。通過平面波展開法和時域有限差分法進行分析和仿真,仿真結(jié)果表明:在輻射距離為110μm處,輻射光波的發(fā)散角度約為3°,輻射效率可達到25%以上;具有Y型缺陷、出射口數(shù)目為16,并且出射口周期數(shù)為4的正方晶格光子晶體能夠?qū)崿F(xiàn)良好的定向輻射。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

正方晶格光子晶體的色散曲線圖

仿真結(jié)果如圖2(b)所示,可見:當出射光相對穩(wěn)定并且保持40%以上的輻射效率時,所能達到的輻射距離在15 μm附近。此外,還可以觀察到出射光的發(fā)散角度非常大,達到了120°。這是因為受衍射效應(yīng)的影響,光波從一個亞波長的微小結(jié)構(gòu)中透射出后,將會以很大的輻射角度發(fā)散。為了得到單波導出射光在不同輻射距離上的輻射效率,在實驗中,從橫向上的“0”位置開始每隔10 μm放置一個長度為40a的監(jiān)視器,監(jiān)測出射光通過單波導結(jié)構(gòu)時的輻射效率。

單波導輻射距離和輻射效率之間的關(guān)系如圖3所示。從圖3所示的仿真結(jié)果中可以得出:出射光輻射效率與輻射距離成反比;在0～50 μm區(qū)間內(nèi),輻射效率近似以指數(shù)形式衰減,并且在50 μm處的輻射效率小于0.15。因此,單波導結(jié)構(gòu)不能直接作為出射場結(jié)構(gòu)應(yīng)用到光子晶體集成器件中,需要對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。2.4 利用Y型缺陷結(jié)構(gòu)實現(xiàn)光波傳輸優(yōu)化

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3512916