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基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计与仿真
基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计与仿真
摘要：偏振无关微环谐振器是一种在集成光子学中具有重要应用的器件，能够实现对光波的可调节性能。本文提出了一种基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器设计，并通过仿真验证了该设计的可行性。结果表明，该结构能够实现对多波长的光波进行无偏振的耦合和解耦，具有较好的性能。
1.引言
随着集成光子学的迅速发展，偏振无关器件在通信、传感和光学计算等领域中得到了广泛的应用。其中，偏振无关微环谐振器作为一种重要的器件，在滤波、耦合和调制等方面具有较好的性能。因此，设计出高性能的偏振无关微环谐振器对于集成光子学的发展具有重要意义。
2.设计原理
本文设计的偏振无关微环谐振器采用了亚波长光栅和三明治结构相结合的方式。亚波长光栅可以实现对多波长的光波进行无偏振的耦合和解耦，而三明治结构能够实现高品质因子的谐振腔。
2.1亚波长光栅
亚波长光栅是一种具有周期性结构的器件，其周期小于入射光波的波长。通过调节光栅的参数，可以实现对入射光波的偏振无关耦合和解耦。在本设计中，通过优化亚波长光栅的参数，实现了对多波长光波的无偏振耦合和解耦。
2.2三明治结构
三明治结构由上下两个具有相同波导宽度的波导层和中间具有较大波导宽度的谐振腔层组成。通过调节谐振腔层的宽度和折射率，可以实现高品质因子的谐振腔。在本设计中，通过优化三明治结构的参数，实现了高品质因子的谐振腔。
3.设计流程
基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计流程如下：
（1）确定器件的工作波长范围和目标品质因子。
（2）选择合适的材料参数，包括折射率和光栅周期。
（3）计算亚波长光栅的参数，包括光栅深度和光栅周期。
（4）计算三明治结构的参数，包括上下波导层的宽度和谐振腔层的宽度。
（5）建立偏振无关微环谐振器的仿真模型，并进行仿真。
（6）优化设计参数，使器件满足性能要求。
（7）验证设计结果，对器件进行仿真和优化。
4.仿真结果与讨论
通过仿真可以得到偏振无关微环谐振器的传输特性。通过对不同波长的光波进行传输仿真，可以得到器件对多波长的光波的耦合和解耦情况。同时，通过调节亚波长光栅和三明治结构的参数，可以得到满足性能要求的最佳设计。
5.结论
本文提出了一种基于亚波长光栅和三明治结构的偏振无关微环谐振器的设计，并通过仿真验证了该设计的可行性。结果表明，该结构能够实现对多波长的光波进行无偏振的耦合和解耦，具有较好的性能。该设计对于集成光子学的发展具有重要意义，具有广阔的应用前景。
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