氧化物单模脊形光波导分束器的创新设计与制作优化

本文主要探讨了氧化物单模脊形光波导分束器的优化设计与制作过程，发表于《云南大学学报（自然科学版）》2018年第6期，1139-1147页，DOI为10.7540/j.ynu.20180419。作者段金燕、张何丽和任一涛来自云南大学物理与天文学院物理系，他们在文中提出了改进的有效折射率法（EIM），引入了一种新的归一化参量，从而简化了脊形光波导模式的归一化本征方程和单模条件的表达式。 传统的理论对脊形光波导外脊高度（r）的归一化有一定的限制，但新的方法允许r值进入0.5以下的范围，这为设计和制作单模工作状态的氧化物脊形光波导提供了新的可能。这个创新的归一化参量不仅提高了分析和计算的通用性，还极大地增强了设计灵活性，使得优化脊形光波导的结构参数变得更加便捷。 脊形光波导作为一种特殊的条形光波导，因其良好的导模约束、简单的制作工艺和较低的成本而备受青睐。特别是单模脊形光波导由于其较大的横截面积，能更好地与现有的集成光路或氧化物单模光纤兼容，实现高效的耦合，因此在硅基光电子器件和光集成器件的设计中占据重要地位。 然而，由于三维脊形光波导的复杂结构，分析其内部电磁场分布时遇到困难，导致单模条件和结构参数的精确确定通常依赖于数值近似方法，如有效折射率法（EIM）、有限元法（FEM）、模式匹配方法、有限差分法（FDM）和光束传播方法（BPM）。这些方法的核心任务是设计出适合脊形光波导特性的计算模型，以便准确找到单模工作状态下的最佳参数。 本文的研究成果对于提高氧化物单模脊形光波导的性能优化，特别是在设计和制造高性能的集成光学器件方面具有重要意义，它填补了现有理论的空白，推动了该领域的技术进步。