Effect of PMMA Temperature on Optical Performances of 1 x 2 Hybrid Photonic Crystals Waveguide Beam Splitters

Abstract

У дослідженні запропоновано нову конструкцію 1 x 2 фотонно-кристалічних дільників пучка для досягнення симетрично вищого розподілу потужності. Було досліджено два різних розгалужувачі на основі гібридних сполучників, виготовлених із матеріалів кремнію (Si) і полі(метилметакрилату) (PMMA). Один розгалужувач мав два виходи, а інший – чотири виходи. Температуру ПММА змінювали від 0 до 130 °C для покращення оптичних характеристик запропонованих розгалужувачів. Інтенсивність потужності та значення забороненої зони фотонної зони (PBG) були чисельно досліджені з використанням кінцево-різницевих методів у часовій області (FDTD) і методів розширення плоскої хвилі (PWE). Також було вивчено вплив температури на ці значення, щоб отримати оптимальні умови для високої ефективності. Показники ефективності були задовільними. Вони могли досягати 49,9% з двох вихідних портів за температури 80 °C.

In this study, a new design of 1 x 2 photonic crystal beam splitters is proposed to achieve symmetrically higher power splitting. Two different splitters based on hybrid couplers made from silicon (Si) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) materials were studied. One splitter had two outputs, and the other had four outputs. The PMMA temperature was varied from 0 °C to 130 °C to enhance the optical performance of the proposed splitters. The power intensity and photonic band gap (PBG) values were numerically investigated using the finite-difference time-domain (FDTD) and plane wave expansion (PWE) methods. The effect of temperature on these values was also studied to obtain the optimal conditions for high efficiency. The efficiency values were satisfactory. They could reach 49.9 % from the two output ports at a temperature of 80 °C.