[发明专利]1/r折射率分布环形波导器无效
申请号: | 99123889.3 | 申请日: | 1999-11-17 |
公开(公告)号: | CN1098466C | 公开(公告)日: | 2003-01-08 |
发明(设计)人: | 程澎 | 申请(专利权)人: | 程澎 |
主分类号: | G02B6/18 | 分类号: | G02B6/18;G02B6/26 |
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地址: | 100029 北京市朝*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 折射率 分布 环形 波导 | ||
本发明涉及1/r折射率分布环形波导器。迄今为止,法布里-帕罗(Fabry-Perot,简称F-P)腔(干涉仪)结构被用作激光器的共振腔或干涉仪。作为共振腔,由于镜面的反射率不可能为1,固而其共振条件较严。作为干涉仪,F-P结构一般具有同方向进,同方向出的特点。而1/r折射率分布环形波导器,以下简称为1/rRCW,作为激光器共振腔,具有共振条件宽松,多路,多方向输出等优点。作为干涉仪,也具有多路输入,多路输出的优点。相比与变折射率分布光纤,光纤的使用是使光在光纤内部以纵向传播,而在1/rRCW内,光是在横的方向上,绕行传播。
本发明的1/r折射率分布环形波导器分为两种:a.柱形1/rRCW
如图1.a,其折射率分布为:n(r,,z)=a/r,(r:r0→r1)。(注:这段公式的含义是,在这段柱形1/rRCW中,其折射率分布不随z和的变化而变化,在r0至r1这段环形区间内,其折射率分布与r成反比关系。)
a是一个比例系数,具有长度单位。b.球形1/rRCW
如图1.b,其折射率分布为:n(r,,θ)=a/r,(r:r0→r1)。(注:这段公式的含义是,在这段球形1/r RCW中,其折射率分布不随和θ的变化而变化,在r0至r1这段环形区间内,其折射率分布与r成反比关系。)
从图1中,可以看见一条或数条波导结构。这是由于1/rRCW本身具有将光限制在自己内部传播的能力,需要使用额外的波导将所需的光耦合出来或耦合进去。这种耦合波导可以为一条至数条。而且为了提高耦合效率,可以将耦合波导尽量靠近1/rRCW,甚至象图1.b中波导2那样将1/rRCW嵌入自己的波导内。
综上所述,1/r折射率分布环形波导器,其特征在于:在半径为r0至r1的范围内,其折射率分布与半径成反比关系。
具体的实施例
如:半导体材料1/r柱形RCW
如果我们要制作一个工作波长在900nm,比例系数a为300μm的1/rRCW。
如图2。取:r1=100μm,r0=85.7μm,在r0处使用GaAs材料,在r1处使用AlAs材料,在r0→r1的部分使用AlxGa1-xAs材料,控制Al的组分,使得从r0→r1的折射率变化为
(注:900nm处GaAs的折射率≈3.5,AlAs≈3,AlxGa1-xAs材料的折射率由下面公式给出)
附图说明:
1.外边界r1
2.内边界r0
3.n=a/r的折射率变化区
4.耦合波导
5.另一种耦合波导
6.在具体实例中,内边界为GaAs材料
7.在具体实例中,内边界为AlAs材料
8.A点
9.B点
10.原点O
11.有源区
12.输入输出的光线
13.耦合开关
14.耦合波导5.发明的原理及效果(1)几何学原理
由几何光学可知,光线的路径由
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