一种新型光子晶体波导定向耦合型超微偏振光分束器.pdf

第 39 卷第 3 期 光 　子 　学 　报 Vol . 39 No . 3 20 10 年 3 月 　　　　　　　　　　　　 March 20 10 A C TA P HO TON ICA SIN ICA 文章编号 :100442 13 (20 10) 0304505 一种新型光子晶体波导定向耦合型 超微偏振光分束器 1 1 1 1 , 1 2 朱桂新 ,于天宝 ,陈淑文 ,廖清华 ,刘念华 ,黄永箴 ( 1 南昌大学 物理系 ,南昌 33003 1) (2 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室 ,北京 100083) 摘 　要 :将两个二维空气孔光子晶体波导平行放置 ,两波导之间由三排空气孔相隔 ,构成一个定向 ( ) ( ) 耦合器. 数值分析了 T E 磁场平行于空气孔 和 TM 电场平行于空气孔 偏振态光波在该定向耦合 器中的传播行为. 结果表明 ,减小耦合区两波导间的一排介质柱的半径 , T E 模的耦合长度减小 ,而 μ TM 模的耦合长度不变. 基于此结构 ,设计了超微偏振光分束器 ,整个器件的尺寸为 10 . 1 m ,与已 μ 报道的24 . 2 m 的结果相比,该器件具有更小的器件尺寸和更高的输出效率. 关键词 :光子晶体波导 ;定向耦合器 ;偏振光分束器 中图分类号 :O439 　　　　文献标识码 :A 　　　　 doi :10 . 3788/ gzxb20 103903 . 0450 种偏振态的光波在耦合区中的传播特性的差异将它 0 　引言 们分开的. 与已报道的结果相比,该偏振光分束器具 光子晶体作为一种具有周期性介电结构的人工 有更小的尺寸和更高的输出效率. 材料[ 12 ] , 由于具有光子带隙的特性而引起广泛关 注. 在完整光子晶体中引入线缺陷 ,形成光子晶体波 1 　结构及原理分析 导 ,可实现大拐弯处的低损耗甚至零损耗的能量传 有限长空气孔按三角 晶格周期性地排列在 输[3 ] . 基于光子晶体波导的各种光电器件 ,具有体积 GaA s 材料的平板中 ,构成完整的二维光子晶体. 整 小且易于大规模光电集成等优点. 其中 , 由光子晶体 个结构的参量为 : GaA s 材料的折射率 n = 3. 4 , 空气 波导构成的定向耦合器在光通信领域中尤为关键 , 孔半径 r = 0. 4 a , 其中 a 为晶格常数. 在完整光子晶 可以用来制作光分束器[46 ] 、偏振光分束器[ 7 ] 、光开 体中沿 ΓK 方向去掉一排空气孔形成一个波导. 将 关[ 8 ] 、波分复用或解复用器[9 ] 、光功分器[ 10 ] 等. 这样的两个光子晶体波导平行 、邻近放置, 两个波导 偏振光分束器是集成光回路中的重要