阵列波导光栅（AWG）是一种在密集波分复用（DWDM）系统中应用广泛的波长选择无源器件。它通过衍射效应实现了多通道的波长滤波功能，具有低插损、高稳定性、易于大规模制作、低成本和便于与有源器件集成等优势。然而，AWG的一个关键性能指标——串扰，即信号在非目标通道中的泄漏，直接影响了通信系统的性能。串扰的大小取决于多种设计参数，包括波导宽度、波导阵列间距、输出波导间距、阵列波导数目、罗兰圆焦距以及自由光谱范围等。
在使用光束传播方法（BPM）对16通道AWG进行数值模拟时，研究者们探究了这些设计参数对AWG串扰性能的具体影响。通过模拟，可以发现波导宽度在3μm至4μm范围内存在一个最佳值，该宽度下的串扰最小。在对输出波导间距的影响进行分析时，发现增加输出波导间距能够减少相邻信道间的串扰，但对非相邻信道间的串扰影响则呈现为有一个最佳间距，使得串扰最小化。此外，波导阵列间距对串扰的影响亦被揭示，存在一个最佳间距，超过此间距，串扰并不会进一步减小。
在理论上，AWG设计参数之间存在一定的制约关系。例如，输出波导间距与波导阵列间距、阵列波导数目和中心波长、波长间隔有关。这要求在设计AWG时必须综合考虑这些参数，并找到它们的最佳组合来最小化串扰。
通过模拟计算得到的信道参数和材料性质，可以更深入地理解波导宽度、波导阵列间距和输出波导间距对串扰性能的影响。优化设计参数能够有效控制串扰，进而提高AWG的整体性能和可靠性。
值得注意的是，串扰不仅受到设计参数的影响，还与实际制作误差密切相关。在理想制造条件下，串扰主要由罗兰圆输出端各信道波导的有效折射率差值和输出场的叠加引起。因此，除了优化设计之外，高精度的制造工艺也是实现低串扰的关键。
在研究中，还发现一些设计参数如阵列波导数目和罗兰圆焦距，以及自由光谱范围等，也会以复杂的方式影响到串扰。尽管在模拟中通常忽略材料色散的影响，但在真实的AWG制作过程中，色散效应可能会进一步影响串扰特性。
通过对中国激光CHINESE JOURNAL OF LASERS上发表的这篇文章的深入分析，可以总结出在AWG设计时，需要对波导宽度、波导阵列间距、输出波导间距以及阵列波导数目等关键参数进行细致的权衡和优化。通过这种方法，可以为实际应用中低串扰AWG的开发提供理论基础和设计指导。
