一種Bragg反射器型凹面衍射光柵的衍射帶調(diào)制方法
【專利說明】-種Bragg反射器型凹面衍射光柵的衍射帶調(diào)制方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光通信領(lǐng)域的波分復(fù)用技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種化agg反射器型凹面衍射 光柵的衍射帶調(diào)制方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002]Bragg-EDG器件是一種蝕刻衍射光柵型巧tchedDiffractionGrating,簡稱 邸G)波復(fù)用/解復(fù)用器，EDG器件W尺寸小、工藝難度相對較低、性能穩(wěn)定、易于批量生產(chǎn)、 成本低、適合做密集型波分復(fù)用等特點得到了廣泛的研究與應(yīng)用。
[0003] 該器件在光通行領(lǐng)域可實現(xiàn)在單個波導(dǎo)或光纖上進行幾十倍、幾百倍的信道的擴 容，除此之外，該器件可制作成微小型光譜儀，應(yīng)用于光譜監(jiān)測領(lǐng)域，可實現(xiàn)大氣、水質(zhì)污染 監(jiān)測，生物醫(yī)學(xué)檢測，食品安全檢測，礦井安全監(jiān)測等。
[0004] 化ouckaedJ等人在娃基二氧化娃材料上設(shè)計了頻帶為1. 5um-l. 6um的 Bragg-EDG器件(PlanarconcavegratingdemultiplexerwithdistributedBragg reflectionfacets，Proceedingsofthe4thIEEEInternationalConferenceonGroup IVPhotonics. 2007:1-3.)，該器件的化agg反射面結(jié)構(gòu)是基于各介質(zhì)層滿足1/4波長的介 質(zhì)膜理論進行設(shè)計的，未對化agg-EDG整體器件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，衍射頻帶有一定的偏差。
[0005]PierrePottier等人設(shè)計了周期性結(jié)構(gòu)的化agg楠圓線低級次高效衍射凹面光 m(Mono-orderhigh-efficiencydielectricconcavediffractiongrating，Journal ofLi曲twaveTechnology, 2012, 30 (17): 2922-2928)及文獻（PottierP,化ckirisamy M.Designandpropertiesofconcavediffractiongratingsbasedonelliptical Braggmirrors.JournalofLi曲twaveTechnology, 2013, 31 (12) : 1890-1898.)。該器件 基于羅蘭圓結(jié)構(gòu)，Bragg反射齒面滿足1/4波長多層介質(zhì)膜理論，堆疊的反射介質(zhì)層按照楠 圓結(jié)構(gòu)排列。該器件可完成中屯、波長為600nm，1500nm帶寬分別為50nm和300nm左右的高 效衍射分光。但該器件化agg光柵設(shè)計方法的局限，使得器件衍射帶中屯、波長有較大的誤 差，衍射帶邊界無法有效確定。如果使用該種方法設(shè)計器件，衍射頻帶有一定的誤差，需要 進行調(diào)制。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的誤差問題，提供了一種化agg反射 器型凹面衍射光柵的衍射帶調(diào)制方法，通過該方法指導(dǎo)改善化agg-EDG的衍射頻帶，增加 了反射齒面的反射效率，改善了Bragg-EDG的衍射頻帶與增加了反射齒面的效率，提高了 器件的性能并擴大了應(yīng)用前景。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案予W實現(xiàn)：
[0008] -種化agg反射器型凹面衍射光柵的衍射帶調(diào)制方法，通過改變化agg反射器的 周期厚度來改變化agg反射器的反射帶，具體包括W下步驟：
[0009]A)經(jīng)光子晶體理論分析，Bragg反射面的歸一化頻率與反射中屯、波長之間的關(guān)系 為^ = ^，其中A為中屯、波長，d為化agg反射器實際厚度，初為歸一化頻率； 巧
[0010]B)通過得出周期厚度的偏移量對化agg反射器反射帶調(diào)制的偏移量，進 初 而通過調(diào)制化agg反射器反射帶進行化agg-CDG衍射帶的調(diào)制；其中，Ad為化agg反射器 實際厚度的偏移量。
[0011] 本發(fā)明進一步的改進在于：
[001引步驟A)中，歸一化頻率與反射中屯、波長之間的關(guān)系式義二^是根據(jù)妨=^二4 初 Inc A 推導(dǎo)得出的。
[001引步驟A)中，Bragg反射器的反射帶的中屯、波長通過
求得，反射帶 的邊緣波長通過
求得。
[0014] 本發(fā)明提供了另一種化agg反射器型凹面衍射光柵的衍射帶調(diào)制方法，通過改變 Bragg反射器的介質(zhì)厚度比例來調(diào)制化agg反射器的反射帶，具體包括W下步驟：
[00巧]A)根據(jù)光子晶體理論計算出Bragg反射器在歸一化介質(zhì)層厚度為0到1之間各值 的化agg反射器反射帶隙，并做出介質(zhì)厚度比例di/d、歸一化頻率87W及反射效率之間的關(guān) 系圖；
[0016] B)對當(dāng)前器件的介質(zhì)層厚度結(jié)構(gòu)參數(shù)進行歸一化，并在關(guān)系圖上標(biāo)記當(dāng)前參數(shù)下 Bragg反射器的工作帶隙；
[0017]C)通過關(guān)系圖得出增加或減少介質(zhì)層厚度比例，使化agg反射器歸一化反射帶隙 向低頻率或高頻率移動；
[001引D)歸一化頻率與中屯、波長之間的映射關(guān)系，得出中屯、波長與歸一化頻率成反比關(guān) 系^ = ^，其中A為中屯、波長，d為化agg反射器實際厚度；根據(jù)波長與歸一化頻率的偏 切 移量公式
得出歸一化頻率的偏移量Aw，指導(dǎo)增加或減少介質(zhì)層厚度比 例，使化agg反射器的反射帶向高頻率或低頻率移動。
[0019] 其進一步的改進在于：
[0020] 歸一化頻率與反射中屯、波長之間的關(guān)系式1 = ^是根據(jù)妨= 4推導(dǎo)得出 田 Inc義 的。
[0021] 步驟D)中，Bragg反射器的反射帶的中屯、波長通過
求得，反射帶的 邊緣波長通過
求得。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0023] 本發(fā)明經(jīng)光子晶體理論分析，得到化agg反射面的歸一化頻率與反射中屯、波長之 間的關(guān)系，同時得到周期厚度的偏移量對化agg反射器反射帶調(diào)制的偏移量，最終通過調(diào) 制化agg反射器反射帶進行化agg-CDG衍射帶的調(diào)制。本發(fā)明可W對應(yīng)用薄膜理論設(shè)計的 Bragg反射器型凹面衍射光柵進行衍射波長的調(diào)制，改善化agg-EDG的衍射頻帶，降低衍射 頻道的偏差。另外，本發(fā)明可實現(xiàn)溫度，壓力等傳感器。 【【附圖說明】】
[0024]圖 1 為Bragg-EDG結(jié)構(gòu)圖；
[00巧]圖2為化agg齒面結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3為入射角度是定量時，不同介質(zhì)比例的化agg齒面結(jié)構(gòu)能帶關(guān)系圖；
[0027] 圖4為改變化agg反射面周期厚度后化agg-EDG衍射帶寬調(diào)校的結(jié)果圖；
[0028] 圖5為改變化agg反射面周期厚度對化agg-EDG衍射帶寬的影響圖；其中，a為 Bragg反射齒面周期厚度偏差為-10%的衍射分光圖，b為化agg反射齒面周期厚度偏差 為-5%的衍射分光圖，C為化agg反射齒面周期厚度偏差為0%的衍射分光圖，d為化agg 反射齒面周期厚度偏差為巧％的衍射分光圖，e為化agg反射齒面周期厚度偏差為+10% 的衍射分光圖；
[0029] 圖6改變介質(zhì)層厚度比例后化agg-EDG衍射帶寬調(diào)制的結(jié)果圖；
[0030] 圖7改變介質(zhì)層厚度比例對化agg-EDG衍射帶寬的影響圖；其中，a為空氣層厚度 為-20%的衍射分光圖，b為空氣層厚度為-5%的衍射分光圖，C為空氣層厚度為0%的衍 射分光圖，d為空氣層厚度為巧％的衍射分光圖，e為空氣層厚度為+20%的衍射分光圖。 【【具體實施方式】】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：
[0032] 如圖1所示的本發(fā)明Bragg-EDG結(jié)構(gòu)，其詳細的化agg反射器結(jié)構(gòu)見圖2,其單 個化agg反射器為獨立的一個反射齒面401結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)非反射面厚度等于多個化agg周 期303,即N*d，光柵周期302等于N*d/sin0 ( 0為光柵閃耀角310)，入射光束306經(jīng)過 Bragg-EDG光柵后進行衍射分光得到衍射光束307。該結(jié)構(gòu)的衍射級次較大，一般應(yīng)用于分 辨率較高的密集型波分復(fù)用的情況。
[0033] 本發(fā)明化agg-EDG結(jié)構(gòu)包括輸入波導(dǎo)101和輸出波導(dǎo)陣列102,輸入波導(dǎo)101的入 射端口 105和輸出波導(dǎo)陣列102的出射端口 106均位于羅蘭圓上，輸入端口 105為刻蝕在 輸入波導(dǎo)101端部的過渡禪合波導(dǎo)；出射端口 106為分別刻蝕在每個輸出波導(dǎo)陣列102端 部的過渡禪合波導(dǎo)。羅蘭圓內(nèi)部為自由傳輸區(qū)域103,羅蘭圓內(nèi)切于光柵圓，且羅蘭圓的直 徑等于光柵圓的半徑，羅蘭圓與光柵圓的相切處設(shè)置Bragg齒面結(jié)構(gòu)蝕刻的凹面光柵104， 凹面光柵104采用周期性化agg反射面結(jié)構(gòu)。凹面光柵采用由單個周期的或者多個周期的 Bragg反射器