黄辉 胡晨岩 田梓聪 缪秋霞 王慧琴

1) (南昌大学物理系,南昌 330031)

2) (上海工程技术大学数理与统计学院,上海 201620)

光分束器是片上集成光子芯片的一个重要组成部分,常规分束多以T 型、Y 型、树型输出为主,往往分束角度和分束效率不能兼顾,难以同时实现高效和大角度的分束.本文在移动渐近算法基础上,结合材料插值与有限元法,形成了一种计算速度更快、容量更小的适应于微纳光子器件设计的新智能算法,成功地设计出一尺寸为1 µm×2 µm 的大角度偏转分束器,实现了光束180°直线分离,分束比近似1∶1,总效率达90%以上.相比同样尺寸的几种常规分束器,该分束器的效率高出近1 倍甚至更高.本智能算法还适用于光偏振分光、路由器、光隔离器等多种无源光子器件的设计,为高密度片上集成微纳光子器件的设计提供了一种思路和借鉴.

1 引言

光子芯片是以光为载体进行信息输运和处理的集成器件,因其体积小、重量轻、功耗低等优点成为当今最热门的研究课题[1,2].分束器是片上集成的一个重要组成部分.对于常规的分束元件而言,多以Y 型、树型分支输出为主,常用干涉原理来实现[3],但这类分束器光的传播方向不能实现大角度偏折,因此只能用于简单常规分束.而在进行光的中继加载、光放大、泵浦、频率上转换等场合,往往需要在不影响主体光路的前提下进行垂直加载.一般情况下,要完成大角度偏转分束,通常需要增加反射镜来实现,如:完成双侧……