一种二维光子晶体波导耦合器的设计方法

摘要

一种二维光子晶体波导耦合器的设计方法，首先选择具有重合的波导模频率的光子晶体禁带波导，使出射波导与入射波导的波导通道在同一直线上对准；在两个光子晶体禁带波导的波导模重合频率范围内选择入射光频率；根据光子集成器件要求选择出射波导与入射波导之间的距离；在出射波导出射面前方和入射波导入射面前方分别设置一排介质柱作为波导修饰面，设定待优化参数；在入射波导波导口处设置探测器，该探测器的宽度与PBG波导通道的宽度相同；利用遗传算法对参数进行优化，从而完成该二维光子晶体波导耦合器的设计。本发明的方法简单易行，设计出的波导耦合器的耦合效率高且耦合距离可以在一定范围内可调。

主权项

一种二维光子晶体波导耦合器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建两个光子晶体禁带(PBG)波导，使得出射波导与入射波导的波导通道轴线位于同一直线，上述两个PBG波导的波导模频率需部分重合，设定构成波导的介质柱的轴向为z方向，取水平向右的方向为x轴正向，垂直于x轴方向并且向上的方向为y轴正方向；步骤2、调整入射光频率，使其在两个PBG波导的波导模重合频率范围内；步骤3、调整出射波导与入射波导之间的距离D，使出射波导的出射面与入射波导入射面之间的距离达到光子集成器件要求；步骤4、在出射波导出射面前方和入射波导入射面前方分别设置一排介质柱作为波导修饰面，两个波导修饰面共具有八个待优化参数，分别为：r1-出射波导波导修饰面介质柱的直径；r2-出射波导波导修饰面离标准波导端面的距离；r3-出射波导波导修饰面介质柱的晶格周期；r4-出射波导波导修饰面离波导轴线的距离；r5-入射波导波导修饰面介质柱的直径；r6-入射波导波导修饰面离标准波导端面的距离；r7-入射波导波导修饰面介质柱的晶格周期；r8-入射波导波导修饰面离波导轴线的距离，波导修饰面以波导轴线为镜面对称；步骤5、在入射波导出射口处设置探测器，该探测器的宽度l与PBG波导通道的宽度相同，探测器平面的法线方向与x方向的夹角为0度；步骤6、对步骤4中的八个参数进行优化，完成二维光子晶体波导耦合器的设计。