第三章-光波導(dǎo)耦合器

1、第三章 光波導(dǎo)耦合器教師：宋軍光功分器思考：空間光學(xué)如何實(shí)現(xiàn)光的分束預(yù)思考：我們學(xué)過(guò)的知識(shí)里哪用過(guò)分束器？預(yù)思考：我們學(xué)過(guò)的知識(shí)里哪用過(guò)分束器？什么原理？什么原理？思考：集成光電子技術(shù)里可以用于功分器的原理 Y分支分支星型耦合星型耦合多模干涉多模干涉定向耦合定向耦合思考：如何將光纖中的光耦合入波導(dǎo)？球透鏡耦合結(jié)構(gòu)球透鏡耦合結(jié)構(gòu) 自聚焦透鏡耦合自聚焦透鏡耦合思考：能量耦合的初略計(jì)算E1高斯光高斯光高斯光耦合進(jìn)入單模平板波導(dǎo)后高斯光耦合進(jìn)入單模平板波導(dǎo)后怎么傳輸？有多少能耦合進(jìn)去？怎么傳輸？有多少能耦合進(jìn)去？如果這個(gè)波導(dǎo)有如果這個(gè)波導(dǎo)有兩個(gè)模式呢？?jī)蓚€(gè)模式呢？E2哪個(gè)模式能量多？哪個(gè)模式能量多？思

2、考：兩根光纖靠得非常近是否有損耗？只間隔10微米光耦合器的基本參數(shù)1. 附加損耗附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對(duì)于全部輸入光功率的減小值。該值以分貝(dB)表示的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 式中：Pouti為第i個(gè)輸出口的輸出功率；Pin為輸入光功率。10lg()outiiinPELdBP 思考：對(duì)除星型耦合器外其他三種，附加損耗的主要來(lái)源 Y分支分支星型耦合星型耦合多模干涉多模干涉定向耦合定向耦合2. 插入損耗插入損耗定義為指定輸出端口的光功率相對(duì)全部輸入光功率的減少值。該值通常以分貝(dB)表示，數(shù)學(xué)表達(dá)式為 其中：ILi是第i個(gè)輸出端口的插入損耗；Pouti是第i個(gè)輸出端口測(cè)到的光功率值；P

3、in是輸入端的光功率值。.10lg()outiiinPI LdBP 什么是什么是3dB耦合器？耦合器？3. 分光比分光比(Coupling Ratio，CR)是光耦合器所特有的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，它定義為耦合器各輸出端口的輸出功率相對(duì)輸出總功率的百分比，在具體應(yīng)用中常用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為 例如對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)X形耦合器，1 1或50 50代表了同樣的分光比，即輸出為均分的器件。.100%outioutiiPC RP一起設(shè)計(jì)Y分支耦合器最終四束光功率分別為0.244、0.244、0.2095、0.2095分光比和附加損耗 最終四束光功率分別為0.244、0.244、0.2095、0.2095 輸出總功率為0.907

4、00.907010lg()0.42391ELdBdB 附加耗：=26.9% 26.9% 23.1% 23.1%0. 2440. 2440. 2095 0. 2095分束比：0. 9070 0. 9070 0. 9070 0. 9070：思考:如何制作一個(gè)1:2的耦合器？能否用此結(jié)構(gòu)，利能否用此結(jié)構(gòu)，利用分支用分支1:2的寬度差的寬度差實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)1:2分束比，為分束比，為什么？什么？寬的一端和寬的一端和窄的一端哪窄的一端哪個(gè)走的能量個(gè)走的能量多？多？可以通過(guò)改可以通過(guò)改變兩分支寬變兩分支寬度比來(lái)改變度比來(lái)改變分光比，但分光比，但并不是成比并不是成比例的例的使用這樣使用這樣的漸變結(jié)的漸變結(jié)構(gòu)是否可構(gòu)

5、是否可行？行？如果兩端口尺寸完全一樣折射率不同會(huì)如何？右端折右端折射率差射率差0.01左端折左端折射率差射率差0.011思考：哪端光強(qiáng)思考：哪端光強(qiáng)更大，為什么？更大，為什么？下端折下端折射率差射率差0.01思考：繼思考：繼續(xù)增大兩續(xù)增大兩端折射率端折射率差會(huì)有什差會(huì)有什么現(xiàn)象么現(xiàn)象右端折右端折射率差射率差0.01左端折左端折射率差射率差0.1下端折下端折射率差射率差0.01用用Rsoft來(lái)嘗來(lái)嘗試驗(yàn)證一下試驗(yàn)證一下思考：如何設(shè)計(jì)一個(gè)分光比可調(diào)的Y分支功分器？思考：可思考：可調(diào)分光可調(diào)分光可以有什么以有什么應(yīng)用？應(yīng)用？思考:如何制作一個(gè)1:2的耦合器？ 拍長(zhǎng) /kOptical powerPr

6、opagation distance3dB direction coupler思考：這個(gè)器件是否與波長(zhǎng)有關(guān)？為什么？1550 nm1310 nm思考：這有什么用？思考：這有什么用？思考：定向耦合器是否可逆？1W0.5W0.5W0.5W0.5W?光纖定向耦合器思考：能否想出更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)用波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)3dB定向耦合器？現(xiàn)在讓我們一起基于現(xiàn)在讓我們一起基于Rsoft軟件來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)結(jié)構(gòu)軟件來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)結(jié)構(gòu)思考：這個(gè)器件是否可逆？多模干涉耦合器自映像現(xiàn)象 思考：如何才能成像？ 不用透鏡能成像的手段有哪些？物理光學(xué)：泰伯效應(yīng)物理光學(xué)：泰伯效應(yīng)這里的多模干涉也是一種不用透這里的多模干涉也是一種不用透鏡的成像現(xiàn)象鏡的成像現(xiàn)象思考：如何讓多模干涉后的像更清晰？從干涉的基本原理從干涉的基本原理思考思考思考：多模干涉現(xiàn)象是否與波長(zhǎng)有關(guān)？讓我們一起用讓我們一起用Rsoft軟件來(lái)驗(yàn)證，軟件來(lái)驗(yàn)證，根據(jù)現(xiàn)象來(lái)思考原因根據(jù)現(xiàn)象來(lái)思考原因1550 nm1310 nm馬赫澤德干涉儀思考：如何用集成光電子元件實(shí)現(xiàn)馬思考：如何用集成光電子元件實(shí)現(xiàn)馬赫澤德干涉儀的結(jié)構(gòu)？赫澤德干涉儀的結(jié)構(gòu)？使用兩個(gè)使用兩個(gè)任意結(jié)構(gòu)任意結(jié)構(gòu)的的3dB耦耦合器連接合器連接都可以構(gòu)都可以構(gòu)成馬赫澤成馬赫澤德干涉儀德干涉儀發(fā)揮你的想象發(fā)揮你的想象力，看這個(gè)結(jié)力，看這個(gè)結(jié)構(gòu)可以用來(lái)干構(gòu)可以用