为了实现光波的波分复用功能并且提高光波的辐射效率, 设计了一种基于双环形谐振腔结构的二维光子晶体波分复用器。首先, 对光子晶体结构参数进行设计, 通过谐振腔和微腔耦合选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型; 然后, 根据模式耦合理论确定主干波导与谐振腔之间的最佳耦合条件,设计波分复用器; 最后, 加入散射介质柱并调整两谐振腔之间的相对位置优化波分复用器,提高光波的透射率。实验结果表明: 该复用器结构实现了对1.562 μm、1.544 μm、1.451 μm、1.436 μm、1.366 μm和1.322 μm这6种频率光波的波分复用, 光波最大辐射效率能达到96%, 器件尺寸仅为13.44 μm×16 μm。

衍射效应会导致出射光发散到各个方向。为了减小衍射效应带来的发散效果,并解决出射端波导辐射距离短、辐射效率低的问题,采用二维正方晶格光子晶体构建了一种新型的光子晶体波导出射口结构。首先采用Y型通道结构来提高输出端的透射率;然后采用多支路结构进行耦合,以提高出射光的集束性,从而增大光波的辐射距离;最后进一步优化了出射口的周期数。通过平面波展开法和时域有限差分法进行分析和仿真,仿真结果表明:在辐射距离为110 μm处,辐射光波的发散角度约为3°,辐射效率可达到25%以上;具有Y型缺陷、出射口数目为16,并且出射口周期数为4的正方晶格光子晶体能够实现良好的定向辐射。