1. Gii thiuTrong vi nm qua tinh th quang t thu ht c nhiu s quan
tm v cng cho thy nhiu c im hp dn. Trong s , kh nng tng tc vi nh
sang theo mt t l bc sng ha hn mang n cu trc siu nh gn cho mch quang
tch hp. Nhiu thit b chc nng s dng tinh th quang t c xut v c k vng
ng mt vai tr quan trng trong mch quang tng lai. Cc thnh phn c s dng
trong mch quang 2 chiu bao gm cc b ghp, b chia ngun, vv. v chng c
thc hin trn tm tinh th quang t 2 chiu. Cc thit b trn tm tinh th
quang t c nhiu u im nh d dng thay th cu to v tch hp nhanh chng vo
cc thit b thng thng. Trc y, trong mt thi gian di tm silic cch in n
gin ha cu to ca cc thit b c cha tm tinh th quang t 2 chiu vi chnh
xc cao hn.Trong cc thit b chc nng c nhc n trn, b chia quang l mt
trong nhng thnh phn khng th thiu c. Tuy nhin, chc nng chia ngun trn
tinh th quang t c b sung, nh ta bit, mt cu trc b ghp ni Y tiu chun
c h s truyn km nu khng iu chnh kt cu hoc iu kin phn x bng khng. Thm
na, mc d hiu sut ca b ghp ni Y c th c ci thin bng cch iu hng, ng ni
Y, m c hp vo b ni Y iu hng v un cong cng ra, vn c nhng kh khn nh
khng d dng gn a ch cho cc ng dng thc t, m bt ngun t mode khng khp
ca b ghp ni Y v tn hao do un cong cng ra. Mt nhm cc nh nghin cu, mc
d, thc t cho thy kh nng truyn tt trn mi u ra ca b ghp ni Y trong
vng sng cc ngn, nhng thit k ca h s dng vic sai hng ng v ghp cng hng
cc ng dn sng l tng i kh khn ch to theo t l bc sng quang. Tp trung
vo mt thit k thc t cho mch quang tch hp v ph v cc vn phc tp lin
quan n ng ni Y, chng ti c gng s dng cc c im ghp ni ca ng dn sng
quang t sai hng ng m phn tch trc y ca nhiu tc gi v c thng qua cc
thit b chc nng s dng tinh th quang t. Trong ti liu ny, mt thit k b
chia quang mi c xut, m da trn vic ghp ni cc mode dn ng c h tr bi cc
ng dn sng quang t sai hng ng. tng hiu qu chia ngun quang trong phng
php ny, quan trng l phi gi c cu trc ca thit b i xng vi u vo ca ng
dn sng, m dn n mt cu trc ba ng dn sng cng vi ng dn sng trung tm c
dung nh mt cng u ra. Trong phng php ny, mt b chia quang 1X2 c thit
k v n cho kt qu l h s truyn tng ln n 47,6% trn mi ng dn sng u ra di
quang ph c thit k.2. Thit k v thc nghimB chia quang c thit k theo
phng n xut hin th trong hnh 1. n gin, h thng c xem xt y l 2 chiu v
gm mt dy cc l hng c cu trc tam gic. Cc l hng c bn knh r=0,3a c nhng
trong phin GaAs (n=3), a v n l hng s mng v h s khc x. Trong cu trc
ny, khong bo v cho di tn s l 0,2303-0,2666(a/) i vi phn cc H (t
trng song song vi cc l hng), l bc sng trong khng gian t do. Cc ng
dn sng quang t c ch to theo hng -K bng cch b i mt hng l hng.
(Micro Photonics Advanced Research Center)Hnh 1. B chia quang v
thit lp cho vic tnh ton vi sai hu hn trong min thi gian. Thit b ny
c chia thnh hai vng. Vng hp en cho bit t bo siu nh cho vic tnh ton
PWE. Cc l trng biu th cho cc l hng nhng trong GaAs (n=3).
Thit b c thit k y l c ch chia ngun tng t nh cc b ghp nh hng ba
ng dn sng, v n c chia thnh hai vng da theo chc nng; vng ghp ni v
vng u ra nh trong hnh 1. Trong vng ghp ni, trng u vo lan truyn qua
ng dn sng gia s c ghp ni vi hai ng dn sng tng t hai bn, v sau , vng
u ra, ngun quang c ghp s c chuyn n u ra ng dn sng A v B m khng ghp
vi mt ng dn sng khc di tn thit k (vng ln cn tn s a/=0,258).C 2 yu
cu cho b chia quang hot ng c di quang ph rng: i) trong vng ghp ni,
khp ni bc sng khng nhy s c h tr m khng lm thay i chiu di khp ni.
ii) vng u ra, khp ni gia hai ng dn sng u ra c chn bo ton ngun quang
u ra. Chng ta bt u phn tch cc vng trong hnh 1 bng cch kim tra cc c
im tn sc ca mi vng. Cc mi quan h tn sc cho mi vng c tnh ton bng
phng php vector sng phng m rng (PWE) v c hin th trong hnh 2(a) v
2(b). PWE tnh ton cc t bo siu nh cho c hai vng v c nh du bi khu vc
ng hp en v phng to trong hnh 2(a) v 2(b). Nh thy trong hnh 2(a), cc
l hng gia cc ng dn sng quang t c bn knh nh hn 0,2a lm tng chc ca
khp ni trong vng ghp ni. Trong hnh 2(b), hai mode dn ng c dn nhn
even v odd: chng c chia thnh chn v l i xng, vi trc z gia hai ng dn
sng vng u ra.
(Micro Photonics Advanced Research Center)Hnh 2. (a) T l tn sc v
tnh ton t bo siu nh cho vng ghp ni. (b) T l tn sc v vic tnh ton t
bo siu nh cho vng u ra. Cc khu vc mu xm trong (a) v (b) ch ra cc di
tn c thit k. Cc ng trong (a) biu th cc di tn c th vi mt chiu di ghp
ni quang ph lin tc v cc mode kch thch. Cc khu vc ng hp trong (b) ch
r vng khng vt qua c ca cc mode bc khc. Hai mode chn v l trong hnh
(b) c tnh i xng tng ng.Cc ng cong tn sc trong hnh 2 gii thch r rng
cc c im ghp ni ca hai mode dn ng, ph hp vi cc yu cu trn. T hnh 2 i
vi vng ghp ni, chiu di ghp ni quang ph lin tc c d tnh cho mt di tn
nht nh (vng mu xm), gia cc mode song song gim theo tn s (c nh du mu
). Tuy nhin, i vi vng u ra trong hnh 2(b) vic ghp ni gia hai mode
kch thch m dn nhn even v odd, khng xy ra bi v s khc bit gia cc h s
lan truyn l gn nh bng khng i vi di tn nh du mu xm.
(Micro Photonics Advanced Research Center)Hnh 3. PWE tnh ton cc
m hnh t trng cho cc mode quan tm. (a) Dng trng Hy ca mode 0. (b)
Dng trng Hy ca mode 1. (c) Dng trng Hy ca mode 2. PWE tnh ton cc im
m c nh du trn ng tn sc trn hnh 2(a). chng minh vic phn tch t l tn
sc trnh by trn, cc m hnh trng ca cc mode kch thch c ng nht ha.
Trong hnh 3(a)-(c) l thnh phn y ca t trng i vi cc mode trong vng
ghp ni. Cc m hnh trng c tnh ton tn s chun ha l a/=0,258 bng PWE v
cc im m vic tnh ton c thc hin c nh du trong t l tn sc hnh 2(a) cho
vng ghp ni. Hnh 3(a), (b), (c) c dn nhn 0th, 1st v 2nd tng ng; bi v
s ging nhau ca chng vi cc m hnh trng ca cc ng dn sng thng a mode. C
mt vi mode tn s chun ha a/=0,258.Nhng mode kch thch l mode 0th v
2th, v cc mode khc c tnh i xng l so vi trc lan truyn. Do , phng php
chia ngun c cho l s chng ln ca mode 0th v 2th, v vy hai mode ny c
xt n trong vic tnh ton chiu di khp ni L, l khong cch ti thiu m trng
u vo c chia thnh 1 hnh nh gp i. tnh ton chiu di khp ni, v l thuyt
cc mode bnh thng s c s dng. Tng trng, (x,z), trong vng ghp ni c biu
th bi s chng ln ca cc mode kch thch:(x,z) = c0 0 (x,z) e-j0z +
c22(x,z) e-j2z ,(1)cm l h s kch thch trng, m (x,z) e-j0m l hm sng
Bloch vi hng s lan truyn m v m l bc ca mode. Sau khi lan truyn,
chiu di khp ni z=L, (x,L) phi tha mn iu kin sau y to ra mt hnh nh
gp i:(x,L) = c0 0 (x,L) e-j0L + c22(x,L) e-j2L(2)= [c00 (x,L)
c22(x,L)]e-j0L T phng trnh 2, suy ra chiu di khp ni l:L = (3)H s
lan truyn 0 v 2 tn s a/=0,258, c c ra t biu tn sc trong hnh 3 v
chiu di khp ni L=19,762846a, c tnh bng cch thay 0=0,2682 v
2=0,2953(2/a) vo phng trnh (3). Chiu di khp ni c lm trn l 20a, bi v
tinh th quang t c cu trc ri rc v kch c.By gi chng ta c chiu di khp
ni L, chng ta chng minh bng vic tnh ton vi sai hu hn trong min thi
gian (FDTD). Thit lp cho vic tnh ton FDTD c hin th trong hnh 1, v
chiu di ca vng ghp ni l 20a, nh tnh trn. V mt cu trc hu hn c xem xt
y, ton b min tnh ton c bao quanh bi cc lp thch ng hp th cc sng i
ra. Xung Gauss iu ch c khi chy li vo v vecto Poynting thng qua cc b
d ng tch hp tnh ton ngun ra u ra A v B. trnh phn x li li vo, rng ca
trng u vo trong khng gian c iu chnh sao cho FHWM () ca xung u vo l
0,6xa. Kch thc li ca min tnh ton FDTD l a/32.
