光子晶體漸變式耦合器之多模干涉原理設計法則

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Title:	光子晶體漸變式耦合器之多模干涉原理設計法則
Authors:	呂明峰
Contributors:	電子系
Keywords:	多模干涉、光子晶體、漸變式耦合器、耦合長度、積體光學
Date:	2009-09-30
Issue Date:	2010-08-23 14:23:34 (UTC+8)
Abstract:	光子晶體（photonic crystal）為折射率週期性變化的結構，能控制介質中特定波長的光之傳輸行為。平面光子晶體波導和光纖之間因核心尺寸的差異，所以耦合損失高達20 dB。因此在積體光學中常用光柵式、鏡面式、漸變式等耦合器連接，以增加耦合效率。其中漸變式耦合器（taper coupler）為最常用的設計，雖然光子晶體漸變式耦合器已有許多應用的例子，但是關於其特性的研究則是闕如。本研究群在研究平面光子晶體波導和光纖之間的耦合裝置時，觀察到光子晶體漸變式耦合器存在多模干涉（Multimode Interference, MMI）的現象。多模干涉是多模元件中基於自我成像原理（self-imaging principle），延著光波傳播的方向，光場會規律性地重複出現。多模干涉原理廣泛地運用在分光器/集光器、交換器、Mach-Zehnder 干涉儀等元件的設計中。因此本計畫以「光子晶體漸變式耦合器之多模干涉原理設計法則」為研究題目，先探討光子晶體之多模干涉特性，包括模態、耦合長度等，進一步提出在光子晶體波導中設計漸變式耦合器之多模干涉理論和方法。研究方法將運用細胞工程（cell engineering）、波束傳輸法(Beam Propagation Method, BPM)以及時域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)，設計且實做元件並加以量測其特性。藉由光子晶體結構的傳播特性，能研製出低功率損耗、高傳輸效率的積體耦合元件。
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