华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计（论 文）
器，从入射段来看就是一个带通滤波器，而且中心波长几乎一致，带宽也大致相同。这与理论预期的情况是一致的。所以在实际应用中，我们利用这种结构制作的器件，可以有两个端口，一个端口是带通特性，一个端口是带阻特性，这样一个器件发挥两种互补的功能，提高产品适用性，降低成本。实际上已经有器件可以这么做了，并且有两个端口分别完成带通和带阻的工作。
图3-3 蓝线R为反射端光谱，绿线T为透射端光谱。
我们知道，相同的光栅周期和宽度下，波导越长，耦合次数越高，自然可以获得更高的消光比；但是波导过长，损耗过高，对信号产生损伤，同样也会影响滤波效果。所以，理论上肯定可以得到一个光谱响应最佳的时候的波导长度。为了得到最佳的波导长度，我从100个周期开始逐次提高光栅周期数（波导长度）观察仿真得到光谱响应图，如图3-4所示：
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图3-4 相同的光栅周期和Wcoor情况下，不同的波导长度对反射谱的影响。 上图中所有布拉格光栅的光栅周期?都是444nm，Wcorr均为160nm，仅有周期数（波导长度）的改变。从图中可以看出，一开始增大波导长度确实会增大消光比，滤波效果看得出来有明显的改善。但由于我们是利用布拉格光栅的反射谐振波长范围的光，所以长度在达到一定程度后，更长的波导其滤波效果并不没有观察到明显的变化。因为经过前面的光栅将谐振波长处的光波反射后，波导中该波长的光已经微乎其微，那么后续的光栅对反射耦合的贡献就完全没有最开始的光栅贡献大。由于自己电脑硬件原因更长的波导长度会导致计算时间过长难以仿真，最终我只仿真到1000个周期。所以在对后续设计的探讨时，我都采用100个光栅周期的波导长度进行仿真。
正如前面所述，布拉格光栅是反射型光栅，其对应反射峰的中心波长主要由光栅周期决定。根据相位匹配条件，我们可以计算出中心波长对应的光栅周期。为了使中心波长对齐通信波段的1550nm，光栅周期应该为444nm。为了观察光栅周期的工艺容差等微扰对的中心波长影响，我仿真了3个光栅周期434nm，444nm，
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454nm。FDTD Solutions软件可以让我们轻易的仿真不同光栅周期的布拉格光栅波导对应的反射谱。结果如图3-5。图中测量了?=444nm，Wcorr=160nm的布拉格光栅波导的3dB带宽大约为8nm，其最大的消光比可以达到15dB。
图3-5 长度均为100个周期，Wcorr均为160nm，光栅周期?分别为434nm，444nm，
454nm。可以看到不同光栅周期对反射谱中心波长偏移的影响。 从上图可以看出，光栅周期对反射光谱的中心波长确实有很大影响，这跟理论是符合的。为了具体的探究光栅周期与中心波长的关系，我选取从420nm到456nm中各7个周期的布拉格光栅波导，周期分别为420nm，426nm，438nm，...，456nm。对这些不同周期的布拉格光栅波导分别进行仿真后，观测其光谱响应对应的中心波长。这些布拉格光栅波导的Wcoor均为160nm，长度均为100个周期，仿真结果如图3-6。
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图3-6 不同光栅周期对应的中心波长
可以看出，随着光栅周期逐步增大，其对应的中心波长表现为近似线性增大的趋势。这与理论公式是吻合。
理论上来说，布拉格光栅的宽度Wcorr，影响着布拉格光栅的耦合强度。Wcorr越大，光栅刻蚀的就越深，则光栅对其对应的耦合光的耦合强度越强，相应的会引起带宽、消光比的改变。但是Wcorr过宽，会影响到波导本身的结构，会使得波导的等效折射率发生较大的改变，影响波导本身的通光性能。一般光栅宽度Wcorr可以从40nm-160nm任意变化。为了看到Wcorr对光谱响应的影响，我选取了Wcorr从40nm，60nm，80nm，...，160nm7个不同Wcorr的光栅对应的光谱响应图，结果如图3-6。
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图3-6 相同光栅周期?=444nm下，不同皱折深度Wcorr对应的不同透射谱 图中可以看出，Wcorr的改变，主要影响了光栅的耦合强度，进而影响了整体滤波谱的带宽和抑制比，且Wcorr越大，带宽越宽，消光比也越大。
同时可以看出，Wcorr对中心波长也有一定的影响，但相比于光栅周期的影响来说，Wcorr产生的影响还是很小的。下图3-7给出了相同的波导长度和光栅周期下，不同的Wcorr所对应的中心波长是多少。可以看出，随着Wcorr变大，中心波长会往短波长偏移。相对于光栅周期对中心波长的影响来说，Wcorr对中心波长偏移的影响只是次要因素，中心波长主要还是由光栅周期来决定。
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