[发明专利]硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法

权利要求书

1.硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述计算方法如下：

首先，利用逐步近似方法，将微环谐振器的环形波导近似为多个相互平行的直线型波导组；

然后，利用波导方程和TE模式的边界条件，对波导组分别计算光波在其中的模式转换系数和透射系数，计算在每个波导组由于模式转换效应造成的能量损耗；

最终，整个耦合区域的耦合损耗就是每个波导组能量损耗的总和。

2.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述微环谐振器为硅基超紧凑型微环谐振器，光波导的横截面尺寸最小为220nm×445nm，光波长为1.55～1.70μm。

3.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述环形波导的弯曲半径R小于5μm。

4.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述逐步近似方法为：将微环谐振器分成同样的四部分，每小部分的直波导长度为h，在直波导上取N个节点，对环形波导进行切割，对切割的环形波导用直波导代替。

5.根据权利要求4所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述代替方法为：对应的环形波导长度和直波导相同，宽度按切割后的环形波导最小宽度计算，他们之间的耦合宽度按分解后的小环形波导的最小耦合间隙计算，基于逐步近似法，这部分微环谐振器由N+1组相互平行的波导组进行近似。

6.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述TE模的一阶导波和二阶的非导波模式的电场分布表示为：

；

其中，是z点处的振幅；；β是                                                  TE模式的传播常数；表示x分量的光场分布。

7.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述TE模式的边界条件是电场的y方向分量e_y和磁场的y方向分量h_y在每个波导组的交界处连续，表达式如下：

；     ；

其中：0，1分别表示模式的一阶和二阶模式；i，j表示相邻的两个波导组；是传播常数（r表示任意的下标），相位，是光场分布，是振幅，、是反射的辐射波，、是透射的辐射波。

8.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述模式转换系数的表达式如下：

；

其中，是各波导组中各传播模式的传播常数（r表示任意的下标，代表各波导组中各传播模式）；，、表示x分量的光场分布，m、n表示任意的下标，代表各波导组中各传播模式。

9.根据权利要求1所述的硅基微环谐振器中耦合损耗的计算方法，其特征在于所述整个耦合区域的耦合损耗比例为。