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聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真

吴少强 冯向华 卫正统 吴天昊

吴少强, 冯向华, 卫正统, 吴天昊. 聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
引用本文: 吴少强, 冯向华, 卫正统, 吴天昊. 聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
Wu Shaoqiang, Feng Xianghua, Wei Zhengtong, Wu Tianhao. Diffraction field simulation of polymer waveguide grating coupler[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
Citation: Wu Shaoqiang, Feng Xianghua, Wei Zhengtong, Wu Tianhao. Diffraction field simulation of polymer waveguide grating coupler[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(4): 422001-0422001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0422001

聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真

doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
基金项目: 

国家自然科学基金(61605249);河南省科技计划(152102210012)

详细信息
    作者简介:

    吴少强(1993-),男,硕士生,主要从事光互连和光栅耦合器方面的研究。Email:378077864@qq.com

  • 中图分类号: O439

Diffraction field simulation of polymer waveguide grating coupler

  • 摘要: 为了实现横截面尺寸为50 m50 m的聚硅氧烷聚合物光波导的耦合转向问题,设计了一种表面覆盖高折射率包层的多层蚀刻光栅耦合器。首先,分析了影响聚合物波导光栅耦合器耦合效率的结构因素;然后,采用在光栅表面蚀刻高折射率层的方法,提高了聚合物波导光栅耦合器的耦合效率;接着,对不同的周期(范围:100~4 000 nm)和不同的蚀刻深度(范围:0~50 000 nm)进行排列组合,形成不同的光栅结构,基于时域有限差分法编写程序,遍历所有情况,得到不同光栅结构下的光场情况以及其耦合效率,找到使耦合效率最大的周期以及蚀刻深度。最后,设计了多层蚀刻的光栅耦合器,进一步提高耦合效率。当蚀刻深度为5 000 nm,光栅周期为2 600 nm时,带高折射率层的聚硅氧烷聚合物光波导均匀光栅耦合器的耦合效率达到最大,为17.2%。采用多层蚀刻的方式,对结构进行优化,其耦合效率能达到37.4%。为聚硅氧烷聚合物光波导在光互连中的实际应用提供了理论依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-08
  • 修回日期:  2018-12-28
  • 刊出日期:  2019-04-25

聚合物波导光栅耦合器的衍射场仿真

doi: 10.3788/IRLA201948.0422001
    作者简介:

    吴少强(1993-),男,硕士生,主要从事光互连和光栅耦合器方面的研究。Email:378077864@qq.com

基金项目:

国家自然科学基金(61605249);河南省科技计划(152102210012)

  • 中图分类号: O439

摘要: 为了实现横截面尺寸为50 m50 m的聚硅氧烷聚合物光波导的耦合转向问题,设计了一种表面覆盖高折射率包层的多层蚀刻光栅耦合器。首先,分析了影响聚合物波导光栅耦合器耦合效率的结构因素;然后,采用在光栅表面蚀刻高折射率层的方法,提高了聚合物波导光栅耦合器的耦合效率;接着,对不同的周期(范围:100~4 000 nm)和不同的蚀刻深度(范围:0~50 000 nm)进行排列组合,形成不同的光栅结构,基于时域有限差分法编写程序,遍历所有情况,得到不同光栅结构下的光场情况以及其耦合效率,找到使耦合效率最大的周期以及蚀刻深度。最后,设计了多层蚀刻的光栅耦合器,进一步提高耦合效率。当蚀刻深度为5 000 nm,光栅周期为2 600 nm时,带高折射率层的聚硅氧烷聚合物光波导均匀光栅耦合器的耦合效率达到最大,为17.2%。采用多层蚀刻的方式,对结构进行优化,其耦合效率能达到37.4%。为聚硅氧烷聚合物光波导在光互连中的实际应用提供了理论依据。

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