电子科技大学：《光波导理论与技术 Optical Waveguides Principles and Technologies》课程教学资源（课件讲稿）第五章 光波导模式耦合理论

University of Electronic Science and Technology of China 1956 五.光波导模式耦合理论 1

University of Electronic Science and Technology of China 1 五．光波导模式耦合理论

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 956 例：波导光开关 interface switch interface +V Input1 Output1 Electrodes Input2 Output2 (a) lum 铌酸锂波导定向 6) 耦合器光开关 0m四aoooGoGG口= 光子晶体波导定 300nm Ium (d 向耦合器光开关 2

2 University of Electronic Science and Technology of China 光子晶体波导定 向耦合器光开关 铌酸锂波导定向 耦合器光开关 研究模式耦合的意义？ •例：波导光开关

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 1956 例：波导光开关 Straight Port Cross Port =90u5m heater L/2 10μm X 2um Input 多模干涉波导光开关 Fig.1.Schematic of the MMI polymer switch. 3

3 University of Electronic Science and Technology of China •例：波导光开关 多模干涉波导光开关 研究模式耦合的意义？

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 1956 •例：光波导开关/调制器 Si Electrodes Waveguide 2 (a) L风 (b) 4

4 University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ •例：光波导开关/调制器

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 1956 例：Ring Resonator a 5um k3 R2 l 50 nm 0 10m 50nm 5

5 University of Electronic Science and Technology of China •例：Ring Resonator 研究模式耦合的意义？

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 956 例：波导光上下路器 Circulator Substrate Heater Circulator (a)可调谐波导光 Input Pass 栅（芯片)与两 Grating Waveguide 个三端口环形器 Drop Add 混合组成 (a) (b)可调谐波导光 waveguide grating heater 栅与两个3dB波 Input- Add 导耦合器集成在 Drop Pass 同一个芯片上实 substrate 现(a)的功能 (b) 6

6 University of Electronic Science and Technology of China •例：波导光上下路器 (a)可调谐波导光 栅（芯片）与两 个三端口环形器 混合组成 (b)可调谐波导光 栅与两个3 dB波 导耦合器集成在 同一个芯片上实 现(a)的功能 研究模式耦合的意义？

University of Electronic Science and Technology of China ×】 研究模式耦合的意义？ 1956 例：模式复用与转换器 00 LP11b LP11a Port 1 w1 L1 L ↑G Port 2 Output 个W2 ↑G port Mode rotator w2 Port 3 个WA Mode rotator d a ncl LPol W2 Core 1 h Core 2 Substrate LPor LPb 7

7 University of Electronic Science and Technology of China •例：模式复用与转换器 研究模式耦合的意义？ Mode rotator LP11b LP11a

University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ 1956 MUX 例：模式复用与转换器 C6 C5 C4 C3 C2 10m E11 modes DeMUX oooooO DeMUX C6 C5 C4 C3 C2 Taper 3 10m CI Taper 2 Input Core 1 Core 2 Core 3 Core 4 Core 5 Core 6 Taper 1 core E1→E1 E11→E3 E11→E13E11→E22 E1→E E11→E2 Theory 1550nm 0四 号 88 8 00 MUX Output 1530 nm from Core (TE) 1550nm 四Q388号00 E 1565nm EIl P15 P22 E12 E21 1530nm Output from 1550nm Core (TM) 1565nm 8

8 University of Electronic Science and Technology of China •例：模式复用与转换器 研究模式耦合的意义？

University of Electronic Science and Technology of China ×】 研究模式耦合的意义？ 1956 例：模式复用与转换器 8 00 LPub 23 22 cladding ne cladding ne substrate substrate (a) (b) E12 Eu E3t Gmting 000 E21 13 00 Cladding E22 88 9

9 University of Electronic Science and Technology of China 研究模式耦合的意义？ •例：模式复用与转换器

University of Electronic Science and Technology of China 1956 单根的理 单根的理想光波导， 想光波导 可以支持许多个光波 模式，且这些模式间 都满足正交关系，模 式间没有能量的耦合。 单根制作 了波导光 W 栅光波导 制作了光栅的光 波导，部分模式 间不再满足正交 关系，出现能量 的耦合。 W 10

University of Electronic Science and Technology of China 10 ❑ 单根的理想光波导， 可以支持许多个光波 模式，且这些模式间 都满足正交关系，模 式间没有能量的耦合。 单根的理 想光波导 ❑ 制作了光栅的光 波导，部分模式 间不再满足正交 关系，出现能量 的耦合。 单根制作 了波导光 栅光波导