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硅基槽式纳米线多模干涉型模阶数转换器全矢量分析

肖金标 王登峰

硅基槽式纳米线多模干涉型模阶数转换器全矢量分析

肖金标, 王登峰
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  • 提出了一种基于硅基槽式纳米线结构的紧凑式12多模干涉器型模阶数转换器,其中输入/输出通道为槽式直波导,经线性锥形过渡器连接居于中心的二次锥形槽式多模波导.采用全矢量频域有限差分法详细分析了垂直槽波导的模式特性,选取电场主分量Ey得到增强的quasi-TM模作为转换器的光信号模式.对比分析了矩形结构与二次锥形结构中的周期自镜像效应,发现二次锥形结构尺寸更短、损耗更低的特点.根据自镜像效应中一阶模成像位置设计多模干涉区域长度,经线性锥形过渡器从较宽输出端口输出一阶模,从较窄输出端口输出基模,从而实现模阶数转换功能.采用三维有限时域差分法详细分析了该转换器的光波传输特性,详细讨论了器件关键结构参数的制作容差.参数优化结果表明,该转换器的多模干涉区域的尺寸为35 m2时,在1.55 m工作波长下,quasi-TM基模在输出quasi-TM一阶模端口的插入损耗约为0.35 dB,输出波导间的串扰约为-16.9 dB.另外,给出了输入模场主分量在器件中的传输演变情况.
      通信作者: 肖金标, jbxiao@seu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11574046,60978005)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20141120)资助的课题.
    [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-08
  • 修回日期:  2017-01-13
  • 刊出日期:  2017-04-05

硅基槽式纳米线多模干涉型模阶数转换器全矢量分析

  • 1. 东南大学电子科学与工程学院, 南京 210096
  • 通信作者: 肖金标, jbxiao@seu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11574046,60978005)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20141120)资助的课题.

摘要: 提出了一种基于硅基槽式纳米线结构的紧凑式12多模干涉器型模阶数转换器,其中输入/输出通道为槽式直波导,经线性锥形过渡器连接居于中心的二次锥形槽式多模波导.采用全矢量频域有限差分法详细分析了垂直槽波导的模式特性,选取电场主分量Ey得到增强的quasi-TM模作为转换器的光信号模式.对比分析了矩形结构与二次锥形结构中的周期自镜像效应,发现二次锥形结构尺寸更短、损耗更低的特点.根据自镜像效应中一阶模成像位置设计多模干涉区域长度,经线性锥形过渡器从较宽输出端口输出一阶模,从较窄输出端口输出基模,从而实现模阶数转换功能.采用三维有限时域差分法详细分析了该转换器的光波传输特性,详细讨论了器件关键结构参数的制作容差.参数优化结果表明,该转换器的多模干涉区域的尺寸为35 m2时,在1.55 m工作波长下,quasi-TM基模在输出quasi-TM一阶模端口的插入损耗约为0.35 dB,输出波导间的串扰约为-16.9 dB.另外,给出了输入模场主分量在器件中的传输演变情况.

English Abstract

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