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根据光波导短程透镜母线曲率半径与光传输损耗的关系, 利用数值计算的方法, 通过计算不同母线参数条件下, 四种解析解设计的短程透镜母线曲率半径, 研究比较了短程透镜卷边对其损耗的影响, 得出了短程透镜损耗与其有效区半径关系的曲线图, 发现透镜凹面半径一定时, 有效区半径越小, 即卷边越大时, 光传输损耗越小; 短程透镜的解析改进解和最优解设计的透镜卷边存在曲率奇点。并由此得出了四种解析解设计的短程透镜有效区半径选取原则及其满足低损耗条件的取值范围。
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书书书
第
28
卷
第
11
期
光
学
学
报
Vol.28
,
No.11
2008
年
11
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
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2008
文章编号:
02532239
(
2008
)
11216906
四种解析解设计的短程透镜卷边对损耗的影响
李
杰
朱京平
(西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室,陕西 西安
710049
)
摘要
根据光波导短程透镜母线曲率半径与光传输损 耗的 关 系,利用 数值 计 算的 方法,通过 计算 不 同母 线参 数 条
件下,四种解析解设计的短程透镜母线曲率半径,研究比较了短程透镜卷边对其 损耗 的影响,得出 了短 程透镜 损耗
与其有效区半径关系的曲线图,发现透镜凹面半径一定时,有效区半径越小,即卷 边越 大时,光 传输 损耗越 小;短 程
透镜的解析改进解和最优解设计的透镜卷边存在曲率 奇 点。 并由 此得 出 了四 种解 析 解设 计的 短 程透 镜有 效 区半
径选取原则及其满足低损耗条件的取值范围
。
关键词
导波光学;短程透镜;数值计算;曲率半径
中图分类号
TN252
文献标识码
A
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:
10.3788
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收稿日期:
20080221
;收到修改稿日期:
20080504
基金项目:国家自然科学基金(
60377020
)资助课题。
作者简介:李
杰(
1983-
),男,硕士研究生,主要从事短程透镜光传输方面的研究。
Email
:
simon
_
li139
@
stu.x
j
tu.edu.cn
导师简介:朱京平(
1967-
),女,教授,博士生导师,主要从事集 成光通信器 件技术和光 电子技术在 生物医学中 应用方面的
研究。
Email
:
jp
zhu
@
mail.x
j
tu.edu.cn
1
引
言
波 导 短 程 透 镜 是 集 成 光 学 系 统 中 实 现 光 路 转
折、聚焦、准直、傅里叶变换、相位调制等功能的重要
元件,具有不受衬底材料限制,聚焦效果与波长和导
波模式无关等优 点。 其用途 十 分广泛,一直是波 导
透镜光学研究的热点
。
目前,普遍认为短程透镜的设计以
Sottini
等的
一般解析法
[
1
]
最具优越性。但其表达式描述的短程
透镜卷边
(也叫过渡区)两端与平板波导及透镜有效
区连接处存在曲率奇点
[
2
]
,使得光传输的损耗很大。
此后国内外的学者 们对此进 行 了深入的 研 究,先 后
提出了短程透镜的解 析 改进解
[
3
]
,最 优 解
[
4
]
和 无 曲
率奇 点 解
[
5
~
7
]
,其 中 解析改进 解 初步解决 了 卷边与
平板波导连接处的 曲率奇点 问 题,使 得该处的 曲 率
半径为有限值。最 优解优化 了 卷边母线 的 设计,使
卷边与平板波导连 接 处的曲率 半 径达到了 无 限大。
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