广义斐波纳契准光子晶体及其生成用于光通信的叠加布拉格光栅外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

广义斐波纳契准光子晶体及其生成用于光通信的叠加布拉格光栅

罗斯他尼亚著

摘要

在光纤通信中，光信号通常在1.35或1.55毫米左右。所有光学有源器件和无源器件应在这些波长或接近这些波长的带宽下工作。在本文中，显示了斐波那契（FC（J，n））用于[1.2-2mm]带宽持续时间的一维准周期性电介质堆叠显示叠加的布拉格光栅行为。因此，将提出一种新的方法以在该波长中用叠加的布拉格光栅近似这些结构持续时间。对于近似的叠加光栅的光栅的数量，折射率对比度，层数和光栅相关周期按照原始系统参数计算。提出的想法将开启适用的分析光通信中准晶体的研究方法。此外，使用呈现的光传播的方法性质可以更好地描述通过这些结构的物理相互作用。 在这项工作中，使用原始斐波纳契模拟结构模拟提取一些重要参数。 然后，使用基本的叠加布拉格光栅的所有参数综合光学与提取信息的关系将被计算出来。 最后，构建模型进行模拟并与之进行比较原案 我们显示我们构造的叠加布拉格光栅紧跟原始曲线。

1、导论

信息流量的巨大引发了高速数据通信和互联网爆炸访问，高性能并行计算机和手机作为就像多媒体服务的出现一样引发了用于大都市和长途运输网络的带宽需求的巨大增长。大多数长途的交易所运营商已经使用密集型波分复用（DWDM）为技术以满足这种快速增长的带宽需求。选择DWDM的主要原因是它与现有光纤基础设施的兼容性其成本效益比较传统方法。DWDM提供了巨大的传输能力的潜力，通过利用当前非常大光纤的带宽。例如，有达到巨大带宽要求，流量为1.6Tbits / s的应用和产品在单个光纤（160个通道，10 Gbit / s）。对于这些复用器，解复用器和多频段光学窄带滤波器是必不可少的块。 那么实用并轻松实现带通光学滤波器DWDM应用是至关重要的，在本文中，我们专注于这一应用。 为了实现这些块线性周期结构是最好的之一备择方案。

由高效率和选择性的需求，一个较好的选择是布拉格光栅。布拉格光栅在光通信中具有重要的应用包括传感器，信号调节器（例如滤波器，模式转换器，分路器和许多其他应用）和信号生成，如分布式反馈激光器[1-4]。 此外，对于现代基于DWDM的应用程序和多波段滤光器叠加布拉格光栅被使用。通常可以实现这些结构基于叠加光纤布拉格光栅或集成光学技术。 在这些方法中，同时题字的光栅被执行以获得超过反射系数的一个峰值。 有一些精确题字的实际问题通常是诱导折射率低，所以中等长度会很大 然而，这些方法用于光学工程应用。

另外还有另外一个实现方法使用准周期性叠层的光学滤波器[5,6]。在这种方法中由于光散射从准周期结构可以获得光学窄带滤波器。斐波纳契准周期结构是重要的准晶体，用于该领域。 因为这样的结构很有趣的属性，可以应用在包括多反射峰在内运用上。

集成光学块非常适合引入可靠紧凑的有源和无源元件，其中从应用工程的角度来看是非常有趣的。因此，集成多频带滤光片的设计轻松的实施过程对于光学是重要的集成电路[7-11]

为此，我们尝试引入一种合适的方法用于实现基于准周期性的多频带滤光器结构。 所以在这里，我们试图建立一个斐波那契准晶体之间的关系叠加布拉格光栅。 为此目的将考虑广义斐波纳契序列。当然，作为一个特例，像J = 3和n = 7的情况将考虑计算和模拟。为了这结构，我们将显示出随着宽度的变化层B（基本层），容易多频段操作等可以获得叠加的布拉格光栅。 所以我们引入层B的宽度之间的线性关系反射系数的峰值数。运用模拟原始斐波纳契准晶体，一些重要参数如每个峰值的带宽，最大反射系数，波长对应到最大反射等等参数被提取。然后，使用基本关系用于周期性结构的集成光学器件，数量光栅，波矢，层数及相关计算折射率对比度。 使用获得信息介绍了基于计算参数的叠加布拉格光栅。 最后，反思引入模型的系数和频率响应是与原来的斐波纳契特征相比，我们展示他们之间有很好的关系紧随其后介绍模型。

这个概念的提出，可以在以下各小节介绍如下。

斐波那契准周期结构和性质是在第2节介绍。生成的基本原则斐波那契准晶体之间的关系叠加的布拉格光栅在第3节中给出。对特殊情况的结果和讨论进行了回顾，最后，本文以一个很短的结论结束。

2、广义斐波纳契准周期结构

这个FC(J,n) 显示了斐波纳契级序列索引J作为序列字符，n作为指针广义模型 在本节中，为了简单起见，我们将会专注于FC(J=3,n=7) 但我们的方法是一般可应用于FC(J,n), 图 1显示一维斐波纳契FC(J=3,n=7) 多层在Z方向上堆叠正常的入射光。对于斐波纳契序列的构建，两个基本名为A和B的元素是必需的。 这里，A和B是定义为均匀理想介电层不同宽度和折射指数等参数是自由度的操纵反射和传播特性。 FC(J,n)序列是由类生成的准周期晶格替代规则为, (2,1)

其中n是正整数并且是广义的斐波纳契级模型因子。 另外，可以看出以下递归关系满足斐波那契结构如下

, （2,2）

如果方程（2,2）扩展J=3我们获得了本文中用于计算和模拟的以下关系：

(2，3)

图1显示一维均匀斐波纳契J = 3，n = 7的准周期多层堆叠。根据斐波纳契序列规则，有50层这个结构。 如图所示，开始和结束层分别具有折射指数n0和nS。 在这个工作，我们假设起始层与B层相同。

图2典型地示出了该反射系数斐波纳契级多层堆叠给定参数并通过传递矩阵法（TMM）进行模拟。 对于这些特殊参数只有单峰1.55毫米。 在这项工作中的分析不考虑多层折射率的变迹叠加。 这通常用于减少带外振荡，我们应用于完全可重构光学传递函数实现使用模拟可编程折射率[10]

在准晶体呈现斐波那契的光学过滤性能后，我们改变了B层的宽度因此获得了有趣的结果。 图3显示反射斐波纳契级多层结构的系数相同的参数，在图2中使用除了B层的宽度增加到4〜0.3568mm。 就这样显示反射系数有6个最大值，其受到层B的宽度的强烈控制。在这个模拟之后，我们增加了更多B层的宽度，并获得更多的反射峰。图4显示我们对峰值数量的模拟结果的反射系数是由于增加层B的宽度。

如通过层B的宽度的增加而示出的，反射光中的峰数增加（近）到4〜106的斜率的线性轮廓）。 这个事件可以解释如下,在我们的模拟中FC(J=3,n=7)有50层，只有7层A层，所以我们可以想象这个结构是一个均匀的B层。所以，将B层的宽度增加到整数的基本宽度，峰值的数量将是整数倍在基本宽度。 在这个模拟中，我们近似获得的数据具有线性轮廓，如图所示图4。所以，给定数量的斐波纳契阶级准周期层，我们可获得了非常有趣现象称为叠加光栅，其中在光通信中尤为重要DWDM系统。

而且，在两个高峰的最小带宽的变化由于层B的宽度的变化而出现峰如表1所示。而且，在两个高峰的最小带宽的变化由于层B的宽度的变化而出现峰如表1所示。可以看出，随着变化图B所示持续时间的宽度（（1-200）*（dB = 0.3568um）），带宽大小从0.128mm减少到0.48mm。 所以，非常窄带光学可以使用这种技术获得过滤器。 如果我们看看表1，我们得出结论，带宽的变化是接近线性也。 因此，用适当的线性近似带宽可以用宽度表示的B层。

现在，在解释了带宽的数量和带宽出现峰值，其他系统参数对出现的多峰参数的影响在以下调查。 例如，效果该系统上的A层变体的宽度如表2所示。该表中所示的结果表明，层A的宽度的变化对峰值数量的影响非常小仅改变如宽度的系统参数，最大反射等相关参数。 这关于小数层层7A（7）与层B（50）在种结构中相比。 所以，使用层B的宽度，可以控制峰的数量并通过使用其他参数，如层的宽度A，其他有趣的数量可以是管理。

3. 使用斐波那契准的叠加布拉格光栅晶体

介绍了斐波那契级多层堆叠及其过滤性能，一般和系统参数对第2部分出现的峰值影响，有些关于叠加布拉格光栅的信息特征与斐波那契准周期的关系结构应在本节中介绍。 在叠加光栅[4,10,11]一个试图创造同时多波长的布拉格光栅光通信操作特别是在DWDM系统中。 在这种方法中使用同时刻录光栅，输入 输出传递函数（例如反射和透射系数）将超过一个峰值[4,10,11]获得。 此属性对DWDM非常重要应用。 叠加光栅是重要的块用于光通信，需要更多的关注制造业相对较难实施在实践中使用常规技术。

在本节中，我们通过模拟显示斐波那契一维多层叠可以作为叠加的格栅，其光栅的数量，带宽和最大反射容易可以使用基本层（A和B）参数进行控制（图3）。 所以，从数学的角度来看，给定带宽持续时间[1.2-2 mm]和基本层（A和B）参数的关系可以如下近似一维斐波那契级指数折射：

（3,1）

其中M， 和Km，n是反射系率峰的数量，有相关谐波和相应波矢量以及谐波在光栅的折射率的对比指数。基于反思斐波那奇级多层叠层的特点，可以获得近似叠加光栅的参数，在第4节将提供一个详细案例。 通常，这种扩展的一次谐波（式（3.1））对于光学滤波的目的是足够的，因此，只有第一次谐波将被考虑如下：

（3,2）

其中n0是平均折射率。

因此，根据等式 （3.2）和光耦合模式方程通过斐波那契级准周期结构传播的叠加布拉格光栅原理，在给定带宽持续时间的视图可以表示为如下：

(3.3)

其中,beta;=(W/C)n是传播波矢，n是有效的介质折射率。 在这里，我们假设只有TE模式通过这个传播一维结构和以下领域分布式考虑到：

（3.4）

其中E (z)和E_-(Z) 前向和后向传播的组分.

所以，基于我们提出的耦合模式方程在等式（3.3）给定的带宽持续时间，一些好的，已知的准周期结构分析方法可以分析或半分析地开发。另外，如果准周期结构具有非线性折射率，可以开发一套耦合模式方程组类似于等式（3.2）。另一方面，使用我们的本节近似的方法，有很多分析方法迄今为止开发的周期性结构可以应用到准周期结构。 在这里，我们只关注线性属性结构。

现在，基于叠加布拉格光栅，在本节中介绍的模仿如下关系叠加光栅的波矢并且折射率基于周期性对比给出结构关系。 根据标准布拉格光栅关系[7]，带宽之间的关系布拉格光栅滤光片和折射率对比度为给出如下：

(3.5)

其中的m，Delta;lambda;_m和lambda;_{Bragg,m分别}是出现峰的指数反射系数，带宽和第m个峰值的布拉格波长。 另外，有效指标周期结构的折射可以给出如下：

(3.6)

其中n _H和n _L为高，低折射率周期性结构。

使用方程式 （3.5）和（3.6）并假定初始值对于n，低折射率与高部分的比率，对于每个出现的峰值可以计算如下：

（3.7）

其中lambda;_m是对应于第m个峰的波长。 所以，从仿真得到的峰值计算每个比例和最大反射后，使用如下关系计算每个出现峰值的层数为：

（3.8）

现在，使用公式 （3.7），假设具有以下等式两者都低,值为有效指数的高部分屈光指数可计算如下;

(3.9)

现在，在式（3.7）- （3.9）选择n的新值可以迭代获得可接受的错误并且引入叠加布拉格光栅的优化, 通过对n的适当选择，通常是一次迭代足够。 因此，使用提出的关系指数折射对比度和相关波矢量可以计算我们提出的近似的构造斐波那契级准系数的折射率，周期性结构关系，如等式（3.2）如下：

(3.10)

因此，基于叠加的光栅原理和斐波那契序列规则，以下算法可以用于近似斐波纳契准具有叠加布拉格光栅的层：

1. 假设有效指数（n= n ₀起始），低折射率与高指数的比值应计算每个峰值的折射率使用基本关系（式（3.7））。

2. 布拉格光栅层（2P）的数量可以是基于获得的最大反射计算系数从斐波那契准层模拟（式（3.8））。

3. 使用获得的比例和假定的有效指数两者中高的部分，低折射率指数周期性结构可以被计算。

4.使用有效指标并获得相应的每个峰值的带宽，在方程（3.10）中折射对比度重要的指数可以被计算。

5. 式（3.10）中使用对应于最大反射的波长，出现在等式 （3.2）的相关波矢量可以被得到。

6. 使用构造的叠加光栅，反射系数应进行模拟

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[136998]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word