，将所述TE和TM混合入射波分离成TE透射波汇聚为一汇聚点，TM 透射波汇聚为另一汇聚点。
[0088] 具体的，将所述TE和TM混合入射波分配成TE透射波汇聚为一汇聚点，TM透射波 汇聚为另一汇聚点，图8示出了二维阵列光栅块对TE和TM混合入射波进行偏振态的分离 的示意图，如图8所示，对TE和TM的混合入射波进行分配，将TE波汇聚为一点，TM波汇聚 为另一点，具体包括如下步骤：
[0089] 401、根据预设TE透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离和TM透射波的汇聚点 与所述二维光栅块的距离，获取所述二维光栅块的相位调制关系；
[0090] 402、根据RCWA算法，获取所述二维光栅块在不同周期和不同占空比下的相位值；
[0091] 403、根据所述二维光栅块的相位调制关系，获取满足所述TE透射波的汇聚点与 所述二维光栅块的距离和TM透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离时的周期和占空 比，并通过调节所述二维光栅块的周期和占空比，对所述TE和TM混合入射波进行偏振态分 离。
[0092] 需要说明的是，上述对所述混合入射波的波分、或，对所述TE和TM混合入射波进 行空间上的偏振态分离，在具体的汇聚过程中二维光栅块的横纵周期相同，或所述二维光 栅块的横纵周期不相同。
[0093] 如图9所示，二维阵列亚波长光栅块对入射波进行分配的俯视图。
[0094] 本发明还提供了一种功分器、波分器和偏振分束器，包括：
[0095] 功分器，用于对所述入射波的功率进行任意比分配；
[0096] 波分器，用于对不同波长的所述混合入射波按照波长的不同进行波分；
[0097] 偏振分束器，用于对所述TE和TM混合入射波进行偏振态的分离。
[0098] 本发明的波分器是基于二维亚波长光栅阵列对光波相位调制的差异实现不同波 长的分呙。
[0099] 现有的光子晶体光纤（PCF)偏振分束器根据其结构分为三芯光子晶体光纤偏振 分束器和双芯光子晶体光纤偏振分束器。三芯PCF偏振分束器是利用谐振作用使得偏振只 发生在一个方向上，从而引起偏振模式的分离；双芯PCF偏振分束器是利用双折射效应实 现两偏振态的分离。次结构体积较大，不利于集成。本发明提出的偏振分束器是利用亚波 长光栅的对混合入射波的不同偏振态相位调制实现偏振分束。
[0100] 本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以 在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技 术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0101] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
【主权项】
1. 一种功分器、波分器和偏振分束器的设计方法，其特征在于，包括： 获取二维光栅块的周期和占空比； 通过调整所述二维光栅块的周期和占空比，对入射波进行分配。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对入射波进行分配包括：对所述入射 波的功率进行任意比分配、对不同波长的所述混合入射波按照波长的不同进行波分、或，对 所述TE和TM混合入射波进行偏振态的分离。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述入射波的功率进行任意比分配，包 括： 根据预设透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离，以及预设所述透射波的功分比， 通过调节所述二维光栅块的周期和占空比，对所述TE和TM混合入射波的功率进行任意比 分配。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预设透射波的汇聚点与所述二 维光栅块的距离，以及预设所述透射波的功分比，通过调节所述二维光栅块的周期和占空 比，对所述入射波的功率进行任意比分配，包括： 根据预设透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离，以及预设所述透射波的功分比， 获取所述二维光栅块的相位调制关系； 根据RCWA算法，获取所述二维光栅块在不同周期和不同占空比下的相位值； 根据所述二维光栅块的相位调制关系，获取所述透射波满足预设汇聚点与所述二维光 栅块的距离，以及预设所述透射波的功分比时的周期和占空比，并通过调节所述二维光栅 块的周期和占空比，对所述入射波的功率进行分配； 其中，所述二维光栅块的横纵周期相同。5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对不同波长的所述混合入射波按照 波长的不同进行波分，包括： 根据预设透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离，以及预设所述入射波的不同波长 值，通过调节所述二维光栅块的周期和占空比，对所述不同波长的混合入射波按照波长值 的不同进行波分。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据预设透射波的汇聚点与所述二 维光栅块的距离，以及预设所述入射波的不同波长值，通过调节所述二维光栅块的周期和 占空比，对所述不同波长的混合入射波按照波长值的不同进行波分，包括： 根据预设透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离，以及预设入射波的不同波长值， 获取所述二维光栅块的相位调制关系； 根据RCWA算法，获取所述二维光栅块在不同周期和不同占空比下的相位值； 根据所述二维光栅块的相位调制关系，获取所述透射波满足预设汇聚点与所述二维光 栅块的距离，以及预设所述入射波的波长分配时的周期和占空比，并通过调节所述二维光 栅块的周期和占空比，对所述不同波长的混合入射波按照波长的不同进行波分。7. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述TE和TM混合入射波进行偏振 态的分离，包括： 根据预设TE和TM透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离，通过调节所述二维光栅 块的周期和占空比，将所述TE和TM混合入射波分离成TE透射波汇聚为一汇聚点，TM透射 波汇聚为另一汇聚点。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据预设TE和TM透射波的汇聚点与 所述二维光栅块的距离，通过调节所述二维光栅块的周期和占空比，将所述TE和TM混合入 射波分离为TE透射波汇聚为一汇聚点，TM透射波汇聚为另一汇聚点，包括： 根据预设TE透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离和TM透射波的汇聚点与所述二 维光栅块的距离，获取所述二维光栅块的相位调制关系； 根据RCWA算法，获取所述二维光栅块在不同周期和不同占空比下的相位值； 根据所述二维光栅块的相位调制关系，获取满足所述TE透射波的汇聚点与所述二维 光栅块的距离和TM透射波的汇聚点与所述二维光栅块的距离时的周期和占空比，并通过 调节所述二维光栅块的周期和占空比，对所述TE和TM混合入射波进行偏振态分离。9. 根据权利要求6或8中任一项所述的方法，其特征在于，所述二维光栅块的横纵周期 相同，或所述二维光栅块的横纵周期不相同。10. -种功分器、波分器和偏振分束器，其特征在于，包括： 功分器，用于对所述入射波的功率进行任意比分配； 波分器，用于对不同波长的所述混合入射波按照波长的不同进行波分； 偏振分束器，用于对所述TE和TM混合入射波进行偏振态的分离。
【专利摘要】本发明公开了一种功分器、波分器和偏振分束器及其设计方法，该方法包括：获取二维光栅块的周期和占空比；通过调整所述二维光栅块的周期和占空比，对入射波进行不同形式的分配。该方法通过光波偏转原理、一维条形光栅汇聚原理及二维阵列光栅块汇聚原理，实现了对入射波的功率进行任意比分配、对不同波长的入射波按照波长的不同进行空间上的分离、或，对TE和TM混合入射波进行空间上偏振态的分离，该方法计算简单，实现方便，成本较低。
【IPC分类】G02B27/00, G02B6/126, G02B6/125
【公开号】CN105589130
【申请号】CN201410641817
【发明人】马长链, 毛敏, 黄永清, 段晓峰, 王 琦, 王俊, 张霞, 蔡世伟, 任晓敏
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年11月13日