微小尺寸1×3光分束器：光子晶体波导定向耦合设计

"这篇学术论文详细探讨了一种利用光子晶体波导构建的定向耦合型1×3光分束器的设计与应用。通过将五光子晶体单模波导平行且邻近放置，形成定向耦合器，研究了输入光场对称入射时光的传播特性。作者依据自映像原理，进行数值分析，展示了如何通过调整耦合区中介质柱的有效折射率来控制光场的横向分布，进而实现输出能量的均分或自由分配。这种设计使得光分束器的器件长度可以缩短到14.26微米，具有微小尺寸的优势。此外，通过非对称地改变耦合区的一个介质柱，可以实现三个输出端的输出能量自由调节，这为未来的集成光学电路提供了广阔的应用前景。" 在光学器件领域，光子晶体因其独特的光学性质，如能带结构和局域模式，被广泛用于光通信、光计算和光存储等。光子晶体波导是其中一种关键组件，它允许光在固体材料中传输而不会发生散射。定向耦合器是光子晶体波导的一种重要应用，由两个相邻的波导组成，它们之间通过耦合相互作用，可以实现光的耦合、分离或者能量转移。 本文介绍的1×3光分束器，是基于定向耦合器的原理设计的。它能够将一个输入光束分成三个等分或非等分的输出，这对于光信号的分路、均衡和处理至关重要。在微纳光学中，器件的小型化是一个重要的追求目标，而这个14.26微米的长度对于集成光学来说非常紧凑，有助于提高整个光学系统的集成度和性能。 能量均分是光分束器的一个重要特性，它意味着输入的光功率能够在各个输出端均匀分配，这对于光信号的均衡分配和后续处理具有重要意义。同时，能够自由调节各输出端的能量比例，使得这种光分束器具有更高的灵活性，可以根据实际需求进行定制。 在未来，这样的1×3光分束器有望应用于光通信网络，如光开关、光路由器以及光子集成电路中，可以有效地提升光信号的处理能力，降低能量损耗，并有助于实现更高效的光信息处理和传输。该研究为光子晶体波导定向耦合器的设计和应用提供了新的思路，对于推动光学科技的发展具有积极的影响。