课程设计---锥形过渡波导的损耗特性

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1、 课程设计 锥形过渡波导的损耗特性 所属课程：集成光学 姓姓 名：名： 学学 号：号： 班班 级：级： 指导教师：指导教师： I 摘 要 在集成光电子器件中，通常需要把两彼此分离的两波导结构连接在一起。此 两分离的波导结构在结构参数上可能是相同的，也可能是不同的。 同弯曲波导一 样，锥形波导也是一种动态的波导器件，不能对其进行本征分析。近些年，已提 出多种数值方法来优化设计过渡波导，其中光束传播法是人们最常用的方法。研 究表明， 光束传播法非常适宜用来研究象锥形过渡波导这样的沿光传播方向变化 的动态器件。对 WiWo 的锥形过渡波导,利用有限差分光束传播法对几种形状侧 面边界下的过渡波导进行了

2、分析。 本文就是基于该方法主要研究介绍指数型锥形 过渡波导（凹形）在两种不同的折射率情况下: 1) 窄端口为输入端，研究输出波导输出功率随宽端口宽度的变化规律； 2） 宽端口为输入端，研究输出波导输出功率随宽端口宽度的变化规律； 关键词：光束传播法（BPM） ；指数型锥形过渡波导；波导输出功率 山东理工大学课程设计说明书 目录 集成光学 II 目 录 摘 要.I 目 录. II 第一章 绪 论 1 1.1 集成光学的发展. 1 1.2 OptiBPM 软件简介 1 1.3 本课程设计的目的. 2 第二章 BPM 基本原理及常用的边界条件 2 2.1 BPM 基本原理 . 2 2.2 BPM 中

3、常用的边界条件 . 3 第三章 输入端口相对宽度对锥形过渡波导传输特性的影响 5 3.1 几种常用形状光波导介绍. 6 3.2 仿真软件应用简介 9 3.3 仿真结果 12 致 谢 17 参 考 文 献 18 1 第一章 绪 论 1.1 集成光学的发展 集成光学的概念，起源于二十世纪 60 年代末、70 年代初，其主要思想是在 共同衬底上建立各种光学器件，然后用薄膜波导将他们连接起来，从而形成一个 能完成特定功能的功能芯片。然而由于当时各种器件对材料、工艺、结构的要求 差异很大，技术要求十分复杂，实现所有器件的全面集成仍存在困难，集成光学 的目标因而发生了一定的变化，从全光集成到可集成部分电路

4、的部分光集成，从 注重集成光学技术到研究探索各种光波导光学器件。 目前集成光学研究热点主要集中在理论与器件研究。 理论研究热点主要集中 在以下两个方面： （1）围绕新型集成光学器件的结构设计、功能模拟与特性、参数的计算等； （2）基础理论研究。 集成光学基础理论研究主要集中在两类： 一是基于固体物理学的基本理论和 方法，研究和探讨制作微观集成光学器件的可能性。二是基于波动光学的基本理 论和方法，从波导光学的角度研究集成光学器件。集成光学器件的研究主要是： 在光通信领域的集成光学器件研究、集成光学传感器和其他集成光学器件，如 MENS 光开关阵列等。 1.2 OptiBPM 软件简介 OptiBPM 是一套功能强大、使用者界面友善且可利用计算机辅助设计的设 计仿真软件，并可设计及解决不同的积体及光纤导波问题。光束传播法，或称为 BPM 是 OptiBPM 的核心，是一种一步接 着一步来仿真光通过任何波导物质的行 为，在积体光学及光纤光学中，当光