Основные характеристики устройства

В разрабатываемой модели волноводы находятся на одной подложке (Рисунок 1). Устройство связи волновода с показателем преломления n₁, разделены пленкой с показателем преломления n₂ <n₁ [1]. Связь между волноводами осуществляется за счет «исчезающих полей». В области, где два волновода перекрываются, поля связаны друг с другом уравнениями связанных мод [3].

Такая сложная структура обладает рядом характеристик, по которым можно анализировать поведение и распространение сигнала. Всего их используется 9. Для анализа выбирается характеристика свободного спектра частот. Так она наглядно показывает зависимость от длины волны и размеров волновода. Сам по себе свободный спектра частот – это расстояние между двумя пиками в масштабе длины волны. Так же он может быть вычислен по формуле (1), в которой свободный спектр частот прямопропорционален квадрату длины волны и обратнопропорционален длине волновода.

(1)

где FSR – свободный спектр частот;

λ² – квадрат длины волны;

n_g – показатель преломления фильтра;

L – длина филтра.

Анализ работоспособности модели

При построение данной структуры в выбранной программе, в качестве изогнутого волновода используется кольцо. Расположение кольца относительно погружённых прямых волноводов изменяется только по оси Z. Координаты X и Y постоянны. Меняя положение можно точно определить расположение кольца, так при Z=2.5 мкм видна лишь начальная часть кольца, при Z=4 мкм показаны области наложения изогнутого волновода на прямые каналы.

Был произведён ряд экспериментов для трёх отдельных участков модели. Измерения свободного спектра частот производились на отрезке длин волн от 1.0 мкм до 2.2 мкм. Результатом такого моделирования является то, что при сигнале на длине волны 1.55 мкм резонанс возникает в диапазоне длин волн от 1.02 мкм до 1.4 мкм (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Спектр частот при длине волны от 1.05 мкм до 1.4 мкм

Для определения передачи сигнала из прямого канала волновода в кольцо, на этом участке была расположена область наблюдения. Для анализа задаётся расстояние от 1.0 мкм до 2.8 мкм. Свободный спектр частот наблюдается на участке от 1.1 мкм до 1.4 мкм (Рисунок 4).

Рисунок 4 – Свободный спектр частот на участке от 1.1 мкм до 1.4 мкм

С целью анализа работоспособности, произвелось сравнение данных анализа для нашей модели под номером 1 и точно такой же модели №2, с такими же геометрическими и оптическими параметрами, только с другим входным сигналом, равным 1.3 мкм.

Решение ввести другую модель для сравнения, принято с целью выявления недостатков у нашей модели.Так для модели под №1 коэффициент мощности при передачи равняется -7.560316e-004, а для модели под №2 - -1.091785e-004.

По приведённым данным анализа можно сделать вывод, что наша модель имеет высокий коэффициент мощности при передачи сигнала из прямого канала в изогнутый. Данный факт свидетельствует, что часть излучение поданного в прямой волновод передается в изогнутый волновод, тем самым, вызывая резонанс на заданной длине волны.