CN115166967A - 一种y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质，涉及集成光子学技术领域，包括：获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。旨在解决现有技术中的非对称型Y分支波导制作方法存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件的问题。

Description

一种Y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及集成光子学技术领域，具体涉及一种Y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量发展快速。随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。
在光器件技术领域中，光功率分束器有着广泛的应用，其主要作用为将一束光分成功率成一定比例的两束，以进行光的处理、监测等。现市面上的光功率分束器的结构形式主要有Y分支型波导结构、光子晶体型波导结构、表面等离子型波导结构以及多模干涉型波导结构等多种实现方案。
其中，Y分支型波导结构分为对称型Y分支和非对称型Y分支，对称型 Y分支波导是一种将光功率进行均分的器件，人们对此研究已较为深入；非对称型Y分支波导是一种实现特定分束比光输出的单元器件。现有技术中的非对称型Y分支波导主要分为平移偏置型、基于微棱镜型、偏转角度非对称型三种，这三种非对称型Y分支波导制作方法都是对分支臂进行改动，以实现对光功率输出分束比进行调整；但是，这些方法各自存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件的缺陷。
有鉴于此，提出本申请。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质，能够有效解决现有技术中的非对称型Y分支波导制作方法存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件的问题。
本发明公开了一种Y分支波导分束器建模方法，包括：
获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；
根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
优选地，根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型，具体为：
对所述第一输出波导的输出功率和所述第二输出波导的输出功率进行比较；
当第一输出波导的输出功率目标值大于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向下做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
优选地，还包括：
当第一输出波导的输出功率目标值小于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向上做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
优选地，所述第一输出波导为Y分支波导分束器的上分支输出波导。
优选地，所述第二输出波导为Y分支波导分束器的下分支输出波导。
本发明还提供了一种Y分支波导分束器建模装置，包括：
目标比例值获取单元，用于获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
初始模型建立单元，用于获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；
Y分支波导分束器模型生成单元，用于根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
本发明还提供了一种Y分支波导分束器建模设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
本发明还提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
综上所述，本实施例提供的一种Y分支波导分束器建模方法、装置、设备及存储介质，在获取待建模的Y分支波导分束器的第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值以及Y分支波导分束器的基本参数之后，根据基本参数先建立Y分支波导分束器的初始模型，再根据目标比例值对初始模型输入波导的位置进行调整，最终得到与目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型；从而解决现有技术中的非对称型Y分支波导制作方法存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的Y分支波导分束器建模方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的Y分支结构示意图。
图3是本发明实施例提供的Y分支波导分束器建模装置的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种Y分支波导分束器建模方法，包括：
S101，获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
S102，获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y 分支波导分束器的初始模型；
近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量快速发展。随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。硅(Si)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。
光功率分束器在硅基光电集成芯片中有广泛的应用，其主要作用为将一束光分成功率成一定比例的两束，以进行光的处理、监测等。现市面上的Y分支型波导结构分为对称型Y分支和非对称型Y分支；其中，非对称型Y分支波导主要分为平移偏置型、基于微棱镜型、偏转角度非对称型三种。平移偏置型，是通过将分支臂在横向方向上偏移来改变左右分支波导中的光功率输出分束比，但分束比最高仅为75.6％，而且对横向精度控制要求高；基于微棱镜型，通过在分支处引入高折射率微棱镜结构来实现对非对称光功率输出，但该方法由于微棱镜的引入而导致加大的散射损耗，且制作难度较大；偏转角度非对称型，通过对Y分支波导的两分支取不同的偏转角来实现光功率的非均匀输出，该方法涉虽然涉及简单，在工艺上易于实现，但是波导的分支角比较小，不利于制作结构紧凑的光波导器件。上述三种非对称型Y分支波导的制作方法都是通过对分支臂进行改动，以实现对光功率输出分束比进行调整，但这些方法均各自存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件等缺陷。
具体地，在本实施例中，根据获取到的Y分支波导分束器基本参数，可以建立Y分支波导分束器的初始模型，所述基本参数为输入波导、输出波导的长度等；光子沿着所述初始模型的入射波导方向传输，其中，所述初始模型可以为Y分支为对称结构，即输入波导与两支输出波导的角度一样时，输入光功率会等分到两支输出波导。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型的初始模型，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
S103，根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
请参阅图2，具体地，在本实施例中，根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型，具体为：
对所述第一输出波导的输出功率和所述第二输出波导的输出功率进行比较；
当第一输出波导的输出功率目标值大于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向下做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
当第一输出波导的输出功率目标值小于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向上做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
在本实施例中，对获取到的第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值进行比较分析，判断所述第一输出波导的输出功率是否所述第二输出波导的输出功率。若判断第一输出波导的输出功率目标值大于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向下做圆周运动，当所述模型输入波导的位置沿着预设方向向下移动时(预设方向，即图2中虚线箭头标注的)，所述第一输出波导中光功率会逐渐增大，所述第二输出波导中光功率会逐渐减小。当所述模型输入波导与所述第一输出波导在同一条线上时，在传输损耗最下的情况下，所述第一输出波导分的功率最大；若所述模型输入波导继续向下移动，所述第一输出波导分中分的功率比例会继续增大，但这种情况下光泄露会增加，也就是增加了光损耗。
若判断第一输出波导的输出功率目标值小于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向上做圆周运动，当所述模型输入波导的位置沿着预设方向向上移动时(预设方向，即图2 中虚线箭头标注的)，所述第二输出波导中光功率会逐渐增大，所述第一输出波导中光功率会逐渐减小。当所述模型输入波导与所述第二输出波导在同一条线上时，在传输损耗最下的情况下，所述第二输出波导分的功率最大。若所述模型输入波导继续向上移动，所述第二输出波导中分的功率比例会继续增大，但这种情况下光泄露会增加，也就是增加了光损耗。
在本发明一个可能的实施例中，所述第一输出波导可以为Y分支波导分束器的上分支输出波导；所述第二输出波导可以为Y分支波导分束器的下分支输出波导。需要说明的是，在其他实施例中，还可以采用其他类型的第一输出波导和第二输出波导，这里不做具体限定，但这些方案均在本发明的保护范围内。
综上所述，在获取待建模的Y分支波导分束器的第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值以及Y分支波导分束器的基本参数之后，根据基本参数先建立Y分支波导分束器的初始模型，再根据目标比例值对初始模型输入波导的位置进行调整，最终得到与目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型；从而解决现有技术中的非对称型Y分支波导制作方法存在控制精度大、控制难度高、具有较大损耗、不利于制作结构紧凑器件的问题。
请参阅图3，本发明的第二实施例提供了一种Y分支波导分束器建模装置，包括：
目标比例值获取单元201，用于获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
初始模型建立单元202，用于获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；
Y分支波导分束器模型生成单元203，用于根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
本发明的第三实施例提供了一种Y分支波导分束器建模设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
本发明的第四实施例提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如上任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
示例性地，本发明第三实施例和第四实施例中所述的计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现一种Y分支波导分束器建模设备中的执行过程。例如，本发明第二实施例中所述的装置。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种Y分支波导分束器建模方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述实现对一种Y分支波导分束器建模方法的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现一种Y分支波导分束器建模方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(SecureDigital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种Y分支波导分束器建模方法,其特征在于，包括：
获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；
根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
2.根据权利要求1所述的一种Y分支波导分束器建模方法，其特征在于，根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型，具体为：
对所述第一输出波导的输出功率和所述第二输出波导的输出功率进行比较；
当第一输出波导的输出功率目标值大于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向下做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
3.根据权利要求2所述的一种Y分支波导分束器建模方法，其特征在于，还包括：
当第一输出波导的输出功率目标值小于第二输出波导的输出功率目标值时，保持所述初始模型输入波导与输出波导的连接端的位置不变，以所述初始模型输入波导远离所述连接端的一端为圆心向上做圆周运动，直至所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率比例值与所述第一输出波导和所述第二输出波导的输出功率目标比例值一致。
4.根据权利要求1所述的一种Y分支波导分束器建模方法，其特征在于，所述第一输出波导为Y分支波导分束器的上分支输出波导。
5.根据权利要求1所述的一种Y分支波导分束器建模方法，其特征在于，所述第二输出波导为Y分支波导分束器的下分支输出波导。
6.一种Y分支波导分束器建模装置，其特征在于，包括：
目标比例值获取单元，用于获取第一输出波导和第二输出波导的输出功率目标比例值；
初始模型建立单元，用于获取Y分支波导分束器基本参数，并根据所述基本参数建立Y分支波导分束器的初始模型；
Y分支波导分束器模型生成单元，用于根据所述目标比例值，调整所述模型输入波导的位置，生成与所述目标比例值相匹配的Y分支波导分束器模型。
7.一种Y分支波导分束器建模设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
8.一种可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序能够被该存储介质所在设备的处理器执行，以实现如权利要求1至5任意一项所述的Y分支波导分束器建模方法。
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