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[IEEE 2018年第20届透明光学网络国际会议(ICTON) - 布加勒斯特(2018年7月1日-2018年7月5日)] 2018年第20届透明光学网络国际会议(ICTON) - 基于进化优化方法的全介质模式阶数变换光子结构设计

DOI：10.1109/ICTON.2018.8473587 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 在本手稿中，采用进化算法设计了一种模式阶数转换光子晶体结构，以实现基模向高阶模的转换。为将入射光模式从偶模转换为奇模，使用了预定义的掩模目标函数。通过优化结构输出面的横截面场分布来评估优化成本函数，从而完成模式阶数转换任务。研究中，该由介质氧化铝（Al2O3）棒组成的优化结构及其优化过程的时域分析均采用时域有限差分法完成。此外，通过微波频段下设计结构的实验验证了数值结果，表明数值计算与实验测量高度吻合。
作者： E. Bor，C. Babayi?it，H. Kurt，M. Turduev
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计一种模式顺序转换光子晶体结构，利用进化算法实现基模向高阶模式的传播转换。

研究成果

该研究成功展示了一种利用差分进化算法设计的模式阶数转换光子晶体结构。数值模拟与实验测量均证实，优化后的结构能有效将基模转换为高阶模。这种模式转换机制源于介质棒优化排列所产生的反对称有效折射率分布。该全介质结构的特性使其吸收损耗极低，适用于光学模式转换及通信领域。

研究不足

该研究仅限于在固定设计频率下针对特定模式（TM0至TM1）的模式阶数转换器的设计与验证。实验验证在微波频率下进行，若不考虑比例缩放因素，可能无法直接推广至光频范围。

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