Thiết kế bộ tách ghép ba bước sóng 1310nm/1490nm/1550nm sử dụng ống dẫn sóng silic
ở tầng thứ nhất, chúng ta sử dụng cấu hình ống dẫn sóng giao thoa đa mode như đã trình bày ở phần trước (trong cấu trúc sử dụng lai ghép giữa ống dẫn sóng đa mode hình cánh bướm với một bộ ghép định hướng để thiết kế bộ triplexer), chúng ta nhận được chiều dài ống dẫn sóng đa mode tầng thứ nhất này LMMI = 355.5 µm là giá trị phù hợp nhất để đạt được hiệu năng truyền đạt tốt như được thấy trên Hình 4.11 [4].
(a)
(b)
Hình 4.10 Mô hình thiết kế bộ Tripler dựa trên phân tầng hai bộ ghép giao thoa đa mode 2x2 hình cánh bướm:
(a) cấu trúc của thiết kế. (b) mặt cắt ống dẫn sóng và mode cơ sở của ống dẫn sóng đầu vào.
Thiết kế bộ tách ghép ba bước sóng 1310nm/1490nm/1550nm sử dụng ống dẫn sóng silic
Hình 4.11 Mô phỏng 3D-BPM cho chiều dài tối ưu của bộ ghép đa mode hình cánh bướm thứ hai.
Tiếp theo, công việc còn lại là thiết kế một bộ ghép đa mode tầng thứ hai. Bộ ghép này có nhiệm vụ tách riêng hai bước sóng 1310 nm và 1550 nm ra hai cổng ra riêng rẽ. Bằng cách sử dụng phương pháp tương tự như khi thiết kế tầng thứ nhất, chúng ta sẽ thiết kế một bộ ghép 2×2 MMI để tách chúng. Bộ ghép hình cánh bướm này có độ rộng tại trung tâm của cánh bướm là g.W, ở đây g là một hệ số tỷ lệ: 0<g<1. Chúng ta đặt tham số này g=0.8. Dựa trên phương pháp phân tích của điều kiện để tạo ảnh ở đầu ra của hai bước sóng ra hai cổng khác nhau thì chiều dài LMMI của tầng giao thoa hình cánh bướm tầng thứ hai này phải thỏa mãn biểu thức sau đây:
MMI ( 1310nm ) ( 1550nm )
l =u.3L =v.3L (4.12)
Trong đó: u và v là các hệ số nguyên dương và chẵn lẻ khác nhau (u+v phải là số nguyên dương lẻ). Dựa vào tính toán bằng phương pháp hệ số chiết suất hiệu dụng và sử dụng mô phỏng số BPM chúng ta tìm ra được lMMI = 267.5 µm là chiều dài tối ưu để đạt được chất lượng hiệu năng về suy hao chèn và tỷ lệ phân biệt tốt như được thể hiện trên Hình 4.11. Các ống dẫn sóng hình búp măng tuyến tính được sử dụng để kết nối tới các ống dẫn sóng truy nhập và ống dẫn sóng đa mode với mục đích cải thiện tổn thất công suất do ghép nối. Trong trường hợp này, mô phỏng BPM cho kết quả kích thước tối ưu của các ống dẫn sóng búp măng này là chiều dài lb = 4 µm, chiều rộng các đáy nhỏ và đáy lớn của nó tương ứng là 0.36 µm và 1.05 µm. Mô phỏng BPM cũng chỉ ra vị trí thích hợp nhất để đạt được chất lượng hiệu năng tốt hoạt động với hai bước sóng tại các cổng đầu ra mong muốn là: s = 0.65 µm. Trong cấu trúc này, bước sóng 1310 nm và 1550 nm sẽ được rẽ tại các cổng ra thẳng và cổng ra chéo một cách tương ứng. Chiều dài tổng cộng của bộ triplexer như đề xuất theo thiết kế này vào khoảng 1000 µm như
Thiết kế bộ tách ghép ba bước sóng 1310nm/1490nm/1550nm sử dụng ống dẫn sóng silic
được thấy trong Hình 4.12(a).
Hình 4.12 Đường bao phân bố điện trường cho triplexer đề xuất tại ba bước sóng: (a) 1310 nm, (b) 1550 nm và (c) 1490 nm.