[發明專利]功率分束器設計方法及功率分束器

在審

• 申請號: 202310038139.4
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116009247A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 楊俊波;張伊祎;馬漢斯;徐文杰;農潔;韋雪玲
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B6/125;G06F30/20;G16C60/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

1.一種功率分束器設計方法，其特征是，所述功率分束器包括基底層以及設置在所述基底層上的由相變材料制成的頂層，所述功率分束器設計方法包括：

對所述頂層進行區域劃分，所述頂層包括輸入波導區、優化區域、第一輸出波導區以及第二輸出波導區；

對所述優化區域進行網格劃分，分成多個相同的單元格；

按照順序掃描所述單元格，采用二進制搜索算法依次改變所述單元格的狀態，當掃描完所有的所述單元格之后退回第一個所述單元格繼續按照原有順序進行循環，直至目標函數收斂。

2.如權利要求1所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述采用二進制搜索算法依次改變所述單元格的狀態，包括：

計算在所述功率分束器為不同相變程度下所述單元格的單個目標函數值；

對所述單個目標函數值進行求和得到第一總目標函數值，并與所述單元格的第二總目標函數值進行比較；

若所述第一總目標函數值大于所述第二總目標函數值，則保留所述單元格的新狀態。

3.如權利要求2所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述計算在所述功率分束器為不同相變程度下所述單元格的單個目標函數值，包括：

計算在預設波長區間下所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的平均透過率，根據所述功率分束器為不同相變程度時，獲取所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的功率分束比；

根據所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的功率分束比，計算所述單元格的單個目標函數值。

4.如權利要求3所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的功率分束比為2：1、1：1和1：2的其中之一。

5.如權利要求3所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述根據所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的功率分束比，計算所述單元格的單個目標函數值，包括：

通過目標函數獲取所述每個所述單元格的單個目標函數值，所述目標函數為其中，T₁為在預設波長區間下所述第一輸出波導區的平均透過率，T₂為在預設波長區間下所述第二輸出波導區的平均透過率，a_i和b_i為所述第一輸出波導和所述第二輸出波導的功率分束比。

6.如權利要求1所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述功率分束器設計方法還包括：監測分析所述功率分束器的性能。

7.如權利要求6所述的功率分束器設計方法，其特征在于，所述監測分析所述功率分束器的性能，包括：在所述相變材料為不同相變程度時，獲取所述功率分束器的插入損耗。

8.一種應用權利要求1-7中任一項所述功率分束器設計方法得到的功率分束器，其特征是，所述功率分束器包括：基底層以及設置在所述基底層上的由相變材料制成的頂層，所述頂層包括：輸入波導區、優化區域、第一輸出波導區以及第二輸出波導區，輸入信號從所述輸入波導區，經過所述優化區域對所述輸入信號的能量進行分束處理，最后從所述第一輸出波導區和所述第二輸出波導區分別進行輸出。

9.如權利要求8所述的功率分束器，其特征在于，所述頂層的相變材料為硒化銦，折射率根據所述硒化銦的相變程度而改變。

10.如權利要求9所述的功率分束器，其特征在于，所述基底層的材料為二氧化硅。