[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

本發明提供的一種功率分束器設計方法及功率分束器，功率分束器包括基底層以及設置在基底層上的由相變材料制成的頂層，功率分束器設計方法包括：對頂層進行區域劃分，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；按照順序掃描單元格，采用二進制搜索算法依次改變單元格的狀態，當掃描完所有的單元格之后退回第一個單元格繼續按照原有順序進行循環，直至目標函數收斂。本發明實現了功率分束器輸出不同分束比的效果，并且能對功率分束器進行調控。

技術領域

本發明屬于功率分束器技術領域，具體是涉及到一種功率分束器設計方法及功率分束器。

背景技術

近年來，隨著硅光子學及其制造技術的發展，光子集成電路越來受到人們的關注，功率分配器作為集成片上光子學系統中最基本的功率分束器之一，在許多光電路中得到了廣泛的應用，因此，越來越多的研究人員開始了對功率分束器的研究，它作為光學裝置中不可或缺的一部分，主要實現將輸入信號能量分束為兩份或者多份的功能，按照實現方式可以分為光柵型、波導型和體元件型，在干涉儀、激光器系統、空間光通信系統等地方都有著十分重要的作用。

目前，功率分束器尺寸以及輸出端口數量的限制使得功率分束器的分束功能單一，無法滿足多種需求，并且在實際應用中存在調控困難的問題。

發明內容

本發明提供一種功率分束器設計方法及功率分束器，解決了功率分束單一和調控困難的問題，降低了功率分束器的損耗，操作簡單。

基于上述目的，本發明提出一種功率分束器設計方法，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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為所述第一輸出波導區的平均透過率，T₂為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。

可選的，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。

可選的，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。