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基于绝缘体上硅波导光栅耦合器的高效少模光纤模式复用器

DOI：10.1109/JQE.2019.2950126 期刊：IEEE Journal of Quantum Electronics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 我们提出了一种新型高效多模波导光栅耦合器，可同时发射包含阶跃折射率少模光纤（FMF）中两种线偏振（LP）模式（LP01和LP11）的四个信道。该基于绝缘体上硅（SOI）平台的波导光栅耦合器采用亚波长结构，通过结合二阶有效介质理论（EMT）的二维时域有限差分法（2-D FDTD）仿真与遗传优化算法进行优化设计。仿真预测其耦合效率为：LP01模式-4.3 dB，LP11模式-5.0 dB。该设计在硅光子学多项目晶圆（MPW）流片中完成制备，实测耦合效率分别为：LP01模式-4.9 dB，LP11模式-6.1 dB。该模式复用器完全无源，适用于未来空分复用（SDM）网络中少模光纤的应用场景。
作者： Yeyu Tong，Wen Zhou，Xinru Wu，Hon Ki Tsang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种新型高效的多模波导光栅耦合器，用于将包含LP01和LP11两种LP模式偏振态的四个信道耦合至阶跃折射率少模光纤(FMF)中，以实现空间复用(SDM)网络。

研究成果

所提出的模式复用器完全无源，能够在阶跃折射率少模光纤中激发LP01-x、LP01-y、LP11-x和LP11-y模式。实验测得LP01模式两种偏振态及LP11模式的耦合效率分别为-4.9 dB和-6.1 dB，使其适用于未来SDM网络中采用少模光纤的高速通信应用。

研究不足

实验性能与仿真结果存在轻微差异，包括红移波长和更窄的3分贝光学带宽，这是由制造差异导致的。

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