12/18/2023，光纖在線訊，本文旨在使用智能版圖設(shè)計工具PhotoCAD幫助用戶快速創(chuàng)建基于光柵的鏈路結(jié)構(gòu)，通過工具創(chuàng)建的版圖文件支持多種形式導(dǎo)出，從而方便用戶后續(xù)導(dǎo)入仿真軟件作進一步結(jié)構(gòu)驗證。并且生成的結(jié)構(gòu)，可以通過腳本快速實現(xiàn)參數(shù)修改，真正意義上實現(xiàn)一次創(chuàng)建全流程受益。

1.光柵簡介
     光子晶體由周期性結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以建立光子帶隙，從而實現(xiàn)操縱光。目前被廣泛應(yīng)用于微波、光子學(xué)等領(lǐng)域，值得關(guān)注的是，拓?fù)涔庾訉W(xué)就是以光子晶體為基礎(chǔ)的熱門研究領(lǐng)域。其中，光柵結(jié)構(gòu)作為一維光子晶體結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)理論清晰簡單、物理理論健全等優(yōu)勢，得到許多科研人員的青睞。

     光柵結(jié)構(gòu)是由兩種折射率不同的材料進行周期性鍵合從而形成的微腔結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整兩種材料的占空比可以調(diào)節(jié)有效折射率，為新型的光子器件提供了新的設(shè)計思路，并進一步提高了設(shè)計緯度。其中，亞波長光柵是指微腔小于波長的光柵結(jié)構(gòu)。

2.常見光柵結(jié)構(gòu)的版圖實現(xiàn)
     光柵是一種重要的光學(xué)元件，它在各種應(yīng)用場景中發(fā)揮著重要的作用。為了滿足不同的需求，光柵的結(jié)構(gòu)設(shè)計也有多種類型。本文將介紹三種常見光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，包括兩端過渡型光柵、常規(guī)光柵以及Taper型光柵結(jié)構(gòu)。

2.1 兩端過渡型光柵
     兩端過渡型光柵是一種特殊的光柵結(jié)構(gòu)，它通過在光柵的兩端引入漸變結(jié)構(gòu)，使得光柵在兩端具有平滑的過渡。這種設(shè)計可以有效地減少光柵在端面的反射和散射，提高光柵的透過率和成像質(zhì)量。同時，兩端過渡型光柵還可以有效地抑制光學(xué)噪聲和干擾，提高光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。兩端過渡型光柵結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。

圖2-1 兩端過渡型光柵結(jié)構(gòu)




     常規(guī)光柵是一種常見的光柵結(jié)構(gòu)，它由一系列平行且等間距的狹縫組成。常規(guī)光柵具有較高的透過率和分辨率，適用于各種光學(xué)應(yīng)用場景。然而，常規(guī)光柵也存在一些缺點，如衍射效應(yīng)較強、光譜分辨率較低等。為了克服這些缺點，人們不斷嘗試對常規(guī)光柵進行改進和優(yōu)化。常規(guī)光柵結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，這類光柵可以理解為沒有兩端過渡的光柵，直接調(diào)用上述代碼將過渡區(qū)段數(shù)設(shè)置為0即可實現(xiàn)。

圖2-2 常規(guī)光柵結(jié)構(gòu)

2.3 Taper型光柵
     Taper型光柵結(jié)構(gòu)是一種新型的光柵結(jié)構(gòu)，它通過在光柵的一側(cè)引入漸變結(jié)構(gòu)，使得光柵在橫向方向上逐漸變窄。這種設(shè)計可以有效地抑制衍射效應(yīng)和提高光譜分辨率。同時，Taper型光柵結(jié)構(gòu)還可以有效地改善光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，提高光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Taper型光柵如圖2-3所示，實現(xiàn)手段類似上述方法，不過僅有過渡區(qū)。

圖2-3 Taper型光柵




     三種常見光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案各有優(yōu)缺點，適用于不同的應(yīng)用場景。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求選擇合適的光柵結(jié)構(gòu)類型，以達到最佳的應(yīng)用效果。

3.基于亞波長光柵的偏振分束器

3.1 論文結(jié)構(gòu)展示
     為了驗證上述光柵結(jié)構(gòu)的通用便捷性，下面以基于亞波長結(jié)構(gòu)光柵的偏振分束器為例，利用 PhotoCAD 工具設(shè)計了其版圖。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示，實際光柵結(jié)構(gòu)過渡區(qū)周期為18，穩(wěn)態(tài)周期為63。


圖3-1 基于SWG的PBS結(jié)構(gòu)示意圖[1]

3.2代碼實現(xiàn)




3.3 結(jié)果展示


圖3-2 基于亞波長結(jié)構(gòu)的偏振分束器版圖

4.參考文獻
[1] Lu Liu, Qingzhong Deng, and Zhiping Zhou, "Manipulation of beat length and wavelength dependence of a polarization beam splitter using a subwavelength grating," Opt. Lett. 41, 5126-5129 (2016)

5.結(jié)論
     本文利用PhotoCAD工具實現(xiàn)了多種形式的光柵結(jié)構(gòu)創(chuàng)建，利用本文提供的模塊（模塊代碼詳訊客服），可以幫助用戶便捷快速地創(chuàng)建任意光柵結(jié)構(gòu)。此外，并通過實現(xiàn)基于亞波長結(jié)構(gòu)的偏振分束器進一步證明上述模塊的通用便捷性。

（來源：逍遙科技）