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亚波长光栅1×4功率分束器的光束会聚型设计

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简介:
本研究提出了一种创新的亚波长光栅1x4功率分束器设计,采用光束会聚技术,有效提升了光学性能与制造精度。 本段落提出了一种具备光束会聚功能的单层亚波长光栅结构,并且该结构能够实现四路分光及光束汇聚。通过严格耦合波分析法与波前相位控制原理,设计并优化了这种亚波长光栅结构,并给出具体的设计规则。基于有限元软件COMSOL对该设计进行了仿真验证,结果显示,在1550 nm 波长的横磁(TM)偏振光入射条件下,该结构可以实现四路等功率分束及会聚效果,计算得出总体透射率为92.67%。 此亚波长光栅结构有望在光通信集成和空间光耦合等领域发挥重要作用。

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  • 1×4
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    本研究提出了一种创新的亚波长光栅1x4功率分束器设计,采用光束会聚技术,有效提升了光学性能与制造精度。 本段落提出了一种具备光束会聚功能的单层亚波长光栅结构,并且该结构能够实现四路分光及光束汇聚。通过严格耦合波分析法与波前相位控制原理,设计并优化了这种亚波长光栅结构,并给出具体的设计规则。基于有限元软件COMSOL对该设计进行了仿真验证,结果显示,在1550 nm 波长的横磁(TM)偏振光入射条件下,该结构可以实现四路等功率分束及会聚效果,计算得出总体透射率为92.67%。 此亚波长光栅结构有望在光通信集成和空间光耦合等领域发挥重要作用。
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    本资源为RCWA 1D次波长光栅设计的保存版,提供了详细的计算与设计方法,可用于实现非周期性的偏转和汇聚亚波长光栅。 RCWA(矩形循环波变换法)是光学领域广泛采用的一种数值计算方法,用于分析与设计复杂结构的光栅。压缩包文件rcwa-1d-02保留版本.zip包含了使用该方法进行一维亚波长光栅设计的相关资源。 所谓“亚波长”是指其特征尺寸小于入射光线波长的光学结构。这类结构能够展示出独特的光学性质,如偏转和聚焦的能力,在微纳光学、光纤通信、太阳能电池及生物传感等领域有着广泛应用价值。 在1D亚波段光栅设计中,关键在于通过调控来改变光传播的方向。由于其尺寸小于光线波长,它具备对相位进行调制的功能,从而影响到光线的偏转或汇聚特性。这种能力使得这类结构能够在众多领域发挥重要作用。 RCWA方法基于傅里叶分析和有限差分技术,适用于处理周期性及部分周期性的光栅问题。通过将复杂的光学系统分解成多个小区域,并在每个区域内应用傅里叶变换的方法来简化计算流程,最终转化为一系列简单的复数矩阵运算。这种方法的主要优势在于其高效率,在解决具有多层或非均匀结构的问题时尤为显著。 该压缩包中可能包含实现RCWA算法所需的代码、数据文件及说明文档等资源,用户可利用这些工具模拟不同参数下1D亚波长光栅的性能表现(如入射角、光线波长、光栅深度和宽度)。通过调整上述参数,设计人员能够优化偏转角度、聚焦特性或带宽性能以适应特定的应用需求。 在非周期性偏转或者汇聚亚波段光栅的设计过程中,需考虑以下关键因素: 1. 结构参数:包括但不限于光栅的尺寸(如深度和宽度)、形状以及材料属性等。 2. 入射条件:入射光线的角度、极化状态及波长等因素决定了它与光栅之间的相互作用方式。 3. 目标性能:明确所需的偏转角度、聚焦特性或带通特征,以指导设计过程中的参数选择。 4. 软件实现:理解和掌握矩阵运算和傅里叶变换原理对于编写RCWA算法至关重要。 此压缩包为研究者与工程师提供了一个宝贵的资源库,帮助他们更好地理解并优化1D亚波长光栅的光学性能。通过深入学习及实践操作,可以熟练运用该工具设计满足特定需求的非周期性结构。
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