Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

РАЗРАБОТКА НОВОГО ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ДИФРАКЦИОННОГО ОТВЕТВИТЕЛЯ С П-ОБРАЗНЫМ ПРОФИЛЕМ ВЫХОДНОГО ПУЧКА

 

© 2021 г. Chen Wang, Shuhua Zhang

Предложен новый высокоэффективный дифракционный ответвитель с П-образным профилем выходного пучка. Выполнен теоретический анализ и промоделированы характеристики ответвителя с оптимизированными параметрами. Эффективность оптимизированного дифракционного элемента связи превышает 83,9% (–0,76 дБ) на центральной длине волны 1550 нм с полосой пропускания около 140 нм на уровне 3 дБ. Площадь пучка выходящего света на высоте 1 мкм над поверхностью волновода составляет около 14×14 мкм2, что достаточно для применений в поле освещения для многих оптических датчиков.

Ключевые слова: дифракционный ответвитель, П-образный профиль лазерного пучка, эффективность связи, освещение

 

УДК 535.3

 

Design of a novel high-efficiency grating coupler with flat-top like output

© 2021    C. Wang, S. Zhang

Institute of Artificial Intelligence, China Electric Power Research Institute Co, Ltd, Beijing, China

E-mail: wangchen3@epri.sgcc.com.cn

Submitted 07.07.2021

DOI:10.17586/1023-5086-2021-88-11-66-71

A novel high-efficiency grating coupler which can couple out flat-top like beam profile is proposed. Theory analyses and simulation results are shown in the design with optimized parameters. The power up from the optimized grating coupler is over 83.9% (–0.76 dB) at the center wavelength of 1550 nm with the 3 dB bandwidth of about 140 nm. The flat-top area of output light on the height of 1 µm above the waveguide surface is about 14×14 µm2, which is applicable in illumination field for many optical sensors.

Keywords: grating coupler, flat-top beam, coupling efficiency, illumination.

OCIS codes: 130.312, 050.1950, 130.1750

 

References

1.    Rickman A., Reed G.T., Weiss B.L., Namavar F. Low-loss planar optical waveguides fabricated in SIMOX material // IEEE Photonics Technol. Lett. 1992. V. 4. № 6. P. 633–635.

2.   Qiu H., Jiang J., Ping Y., Yang J., Jiang X. Broad bandwidth and large fabrication tolerance polarization beam splitter based on multimode anti-symmetric Bragg sidewall gratings // Opt. Lett. 2017. V. 42. № 19. P. 3912.

3.   Li C., Dai D. Compact polarization beam splitter for silicon photonic integrated circuits with a 340-nm-thick silicon core layer // Opt. Lett. 2017. V. 42. № 21. P. 4243.

4.   Schmidt B., Xu Q., Shakya J., Manipatruni S., Lipson M. Compact electro-optic modulator on silicon-on-insulator substrates using cavities with ultra-small modal volumes // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 6. P. 3140–3148.

5.   Pang C., Gesuele F., Bruyant A., Blaize S., Royer P. Enhanced light coupling in sub-wavelength single-mode silicon on insulator waveguides // Opt. Exp. 2009. V. 17. № 9. P. 6939–6945.

6.   Zhou X., Lei M., Dan D. Double-exposure optical sectioning structured illumination microscopy based on Hilbert transform reconstruction // Plos. One. 2015. V. 10. № 3. P. e0120892.

7.    Patorski K., Trusiak M., Tkaczyk T. Optically-sectioned two-shot structured illumination microscopy with Hilbert-Huang processing // Opt. Exp. 2014. V. 22. № 8. P. 9517.

8.   Geng J. Structured-light 3D surface imaging: A tutorial // Adv. Opt. Photonics. 2011. V. 3. № 2. P. 128–160.

9.   Chen F., Brown G.M., Song M. Overview of 3-D shape measurement using optical methods // Opt. Eng. 2000. V. 39. № 1. P. 10–22.

10. Mandula O., Kielhorn M., Kai W., Krampert G., Heintzmann R. Line scan – structured illumination microscopy super-resolution imaging in thick fluorescent samples // Opt. Exp. V. 20. № 22. P. 24167.

11.  Chowdhury S., Dhalla A., Izatt J. Structured oblique illumination microscopy for enhanced resolution imaging of non-fluorescent, coherently scattering samples // Biomed. Opt. Exp. 2012. V. 3. № 8. P. 1841–1854.

12.  Gustafsson M.G.L., Shao L., Carlton P.M., Wang C., Golubovskaya I.N., Cande W.Z., Agard D.A., Sedat J.W. Three-dimensional resolution doubling in wide-field fluorescence microscopy by structured illumination // Biophys. J. 2008. V. 94. № 12. P. 4957–4970.

13.  Helle Øystein I., Dullo F.T., Lahrberg M., Tinguely J.C., Ahluwalia B. S. Structured illumination microscopy using a photonic chip // Nat. Photonics. 2019. V. 14. № 7. P. 1–8.

14.  Liu Y., Wang C., Nemkova A., Hu S.M., Li Z. Y., Yu Y.D. Structured illumination chip based on integrated optics // Chin. Phys. Lett. 2016. V. 33. № 5. P. 46–49.

15.  Lardenois S., Pascal D., Vivien L., Cassan.E., Laval S., Orobtchouk R., Heitzmann M., Bouzaida N., Mollard L. Low-loss submicrometer silicon-on-insulator rib waveguides and corner mirrors // Opt. Lett. 2003. V. 28. № 13. P. 1150–1152.

16.  Zhang C., Sun J.H., Xiao X., Sun W.M., Zhang X.J., Chu T., Yu J.Z., Yu Y.D. High efficiency grating coupler for coupling between single-mode fiber and SOI waveguides // Chin. Phys. Lett. 2013. V. 30 № 1. P. 14207–14210.

17.       Taillaert D., Bienstman P., Baets R. Compact efficient broadband grating coupler for silicon-on-insulator waveguides // Opt. Lett. 2004. V. 29. № 23. P. 2749–2751.