波导锥段优化方法、铌酸锂波导交叉器、设备、存储介质与流程

本申请实施例涉及但不限于光电子，尤其涉及一种波导锥段优化方法、铌酸锂波导交叉器、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、光网络开关和折叠式调制器等器件中需要使用波导交叉结构来实现必要的功能以及波导线路的交叉。为提高器件以及系统的性能，如何设计出更低插损的波导交叉结构至关重要，其中，波导锥段的形状则在很大程度上决定了波导交叉结构的插损，如何设计波导的形状以降低其传输方向上的插损则至关重要。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本申请实施例提供了一种波导锥段优化方法、铌酸锂波导交叉器、电子设备和计算机可读存储介质，对铌酸锂波导交叉器的两个波导的形状分别进行优化，以此使得铌酸锂波导交叉器在任一传输方向上都具有较低插损。

3、为实现上述目的，本申请实施例第一方面提出一种波导锥段优化方法，波导锥段优化方法包括：将第一波导锥段分解为n个直波导，其中，n为大于0的正整数；获取控制点坐标，通过非线性函数分别确定与控制点坐标对应的每个直波导的形状模型，其中，非线性函数用于确定第一波导锥段的形状，控制点坐标为用于控制非线性函数形状变化的参数；对于每个形状模型，确定与形状模型对应的直波导的第一传输矩阵；根据所有第一传输矩阵确定第一波导锥段在控制点坐标下的插损参数；根据插损参数对非线性函数进行优化。

4、第二方面，本申请实施例提出一种铌酸锂波导交叉器，铌酸锂波导交叉器包括：第一波导，包括第一输入波导锥段和第一输出波导锥段；第二波导，第二波导与第一波导正交，第二波导包括第二输入波导锥段和第二输出波导锥段；其中，第一输入波导锥段、第一输出波导锥段、第二输入波导锥段和第二输出波导锥段均由铌酸锂材料构成，第一输入波导锥段、第一输出波导锥段、第二输入波导锥段和第二输出波导锥段的形状函数根据第一方面实施例的方法分别确定。

5、第三方面，本申请实施例提出一种电子设备，包括有如第二方面实施例的铌酸锂波导交叉器。

6、第四方面，本申请实施例提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行程序，计算机可执行程序用于使计算机执行如第一方面实施例的波导锥段优化方法。

7、本申请实施例提出了一种波导锥段优化方法、铌酸锂波导交叉器、电子设备和计算机可读存储介质，方法包括：将第一波导锥段分解为n个直波导，其中，n为大于0的正整数；获取控制点坐标，通过非线性函数分别确定与控制点坐标对应的每个直波导的形状模型，其中，非线性函数用于确定第一波导锥段的形状，控制点坐标为用于控制非线性函数形状变化的参数；对于每个形状模型，确定与形状模型对应的直波导的第一传输矩阵；根据所有第一传输矩阵确定第一波导锥段在控制点坐标下的插损参数；根据插损参数对非线性函数进行优化。通过将波导锥段分解为多个直波导，再将非线性函数作为波导锥段的形状函数，并通过该非线性函数计算每个直波导的形状模型，计算在控制点坐标下每个直波导的传输矩阵，从而确定在该控制点坐标下波导锥段整体的插损参数，进一步根据该插损参数对非线性函数进行优化，从而改变锥段的整体形状。并通过该优化方法对铌酸锂波导交叉器的两个波导的输入波导锥段和输出波导锥段的形状分别进行优化，使得铌酸锂波导交叉器在所有传输方向上都具备较低的插损参数。

8、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种波导锥段优化方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述插损参数对所述非线性函数进行优化，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性函数包括指数函数、对数函数、三角函数、m次贝塞尔函数中的至少一个。

4.根据权利要求3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述非线性函数包括m次贝塞尔函数且m为3的情况下，所述通过非线性函数分别确定与所述控制点坐标对应的每个所述直波导的形状模型，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有所述第一传输矩阵确定所述第一波导锥段在所述控制点坐标下的插损参数，包括：

6.一种铌酸锂波导交叉器，包括：

7.根据权利要求6所述的铌酸锂波导交叉器，其特征在于，所述铌酸锂波导交叉器还包括矩形波导交叉区域，所述矩形波导交叉区域由铌酸锂材料构成，所述矩形波导交叉区域依顺时针方向分别为第一面、第二面、第三面和第四面，所述第一输入波导锥段、所述第一输出波导锥段、所述第二输入波导锥段和所述第二输出波导锥段均包括宽口端和窄口端，所述第一输入波导锥段和所述第一输出波导锥段的宽口端分别与所述矩形波导交叉区域的第一面和第三面连接，所述第二输入波导锥段和所述第二输出波导锥段的宽口端分别与所述矩形波导交叉区域的第二面和第四面连接。

8.根据权利要求6所述的铌酸锂波导交叉器，其特征在于，所述第一输入波导锥段，所述第一输出波导锥段、所述第二输入波导锥段、所述第二输出波导锥段的宽口端宽度大于或等于6微米。

9.根据权利要求7所述的铌酸锂波导交叉器，其特征在于，所述第一波导、所述第二波导和所述波导交叉区域均为脊型波导；或者，所述第一波导、所述第二波导和所述波导交叉区域均为条形波导。

10.一种电子设备，其特征在于，包括有如权利要求6至9任一项所述的铌酸锂波导交叉器。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序用于使计算机执行如权利要求1至5任意一项所述的波导锥段优化方法。

技术总结本申请公开一种波导锥段优化方法、铌酸锂波导交叉器、电子设备和存储介质。方法包括：将第一波导锥段分解为N个直波导；获取控制点坐标，通过非线性函数分别确定与控制点坐标对应的每个直波导的形状模型；对于每个形状模型，确定与形状模型对应的直波导的第一传输矩阵；根据所有第一传输矩阵确定第一波导锥段在控制点坐标下的插损参数；根据插损参数对非线性函数进行优化。通过本申请所提出的波导锥段优化方法对铌酸锂波导交叉器的两个波导的锥段形状进行优化以满足铌酸锂材料的光学各向异性的特点，使铌酸锂波导交叉器在所有信号传输方向上都具有较低插损。技术研发人员：戴思捷,杨旻岳,周扬,沈百林,邵永波,李蒙,张琦,赵慧受保护的技术使用者：中兴光电子技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16