[发明专利]耦合波导阵列中的无损耗传输模式设计方法

摘要

本发明提出了一种波导耦合阵列中的无损传输模式的设计方法。该波导阵列的基本单元是由圆柱介电波导（包含增益或损耗）结构组成的，在初始某个波导模式的激发下，能量会耦合进入相邻波导模式中，并在整个传输过程中相互耦合发生干涉从而沿着波导传输。通过耦合模理论和有限元数值仿真的方法，本发明给出了本征模式的实部和虚部关于材料增益、损耗的函数关系，以及初始条件激发下能量随着传播距离的变化情况，以及无损传输的条件。利用宇称‑时间对称的概念，借助耦合波导阵列结构，通过增益/损耗的非均匀分布分布，材料损耗的增加反而有助于波导模式的无损传输。本发明对于微纳光学器件的设计以及能量无损传输提供了一种理论基础和参考标准。

主权项

一种耦合波导阵列中无损耗传输模式设计方法，其特征在于：所述耦合波导阵列包括正方形阵列排布的若干个介电纳米圆柱波导，所述圆柱波导包括A波导和B波导，其中，所述圆柱波导的材料为硅，其相对介电常数εA(B)＝εco+jεA(B),I，εco是A、B波导所处位置的介电常数的实部，引入不同的增益和损耗分布以满足无损传输的条件，背景材料为二氧化硅；所述A波导、B波导均呈对角排布，两个圆柱波导中心点间距离d＞2r；且1)所述波导阵列工作在1550纳米，波导半径为200纳米；2)所述介电纳米圆柱波导由介电材料构成，并且介电材料含有固有吸收损耗；3)波导阵列结构总体尺寸小于工作波长，为亚波长波导。