本发明属于通信，具体涉及一种亚波长结构的功分器的优化方法及功分器。
背景技术：
1、光功率分配器（简称功分器）是一种将一路输入光信号能量分成n路输出的功率元件。它通过将光信号分配到不同的通道中，实现光功率的分配，以满足不同通道对光信号的需求。
2、近年来，基于逆向设计的器件已经有了许多报道，但却有不少器件因为工艺加工困难而止步于理论。人们设计出的器件可分为模拟型与数字型，其中数字型器件本质上是一个由数值“0”和“1”组成的矩阵在设计区域的表达，因其0、1与表达结构之间的映射不同，可进一步分为二维码型和类光子晶体型，前者1表示此处有单元结构（一般为正方形方块状），0表示该处刻蚀（无单元结构）；后者1表示此处有圆孔（刻蚀），0表示该处无圆孔。
3、但上述方案在兼顾工艺加工和较高设计自由度上具有局限性，二维码型方案的结果是由单元结构的有效排列，形成的器件具有直角棱边，但直角棱边在工艺上目前却难以实现；圆孔型工艺上容易实现却由于其仅有圆孔，设计自由度较小，导致其设计出的器件插入损耗较大。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种亚波长结构的功分器的优化方法及功分器，较易加工实现，设计自由度高，插入损耗小，透射率高。
2、本发明提供了一种亚波长结构的功分器的优化方法，包括以下步骤：
3、基于基片尺寸确定设计区域，将设计区域在二维平面上均匀划分成矩形阵列分布的多个矩形单元格；
4、采用优化算法对矩形单元格的状态进行逆向设计，确定每个矩形单元格的状态，所述矩形单元格的状态有两种，即是否含有单元结构；
5、以单元结所在的矩形单元格的中心为原点c建立直角坐标系，当与原点c所在的矩形单元格的顶点和共顶点的两边长相邻的其他矩形单元格的状态均为否时，则原点c所在的单元结构的边缘在对应象限内的部分为弧形，否则为直角，以确定每个单元结构的形状。
6、可选地，所述的亚波长结构的功分器的优化方法，还包括在得到每个单元结构的结构后，当无单元结构的矩形单元格的顶角正好对应两个单元结构的直角，则采用四分之一圆弧与直角相切形成的补偿结构对无单元结构的矩形单元格进行补偿。
7、可选地，所述优化算法为遗传算法，遗传算法为：首先随机生成一个数量为m个的初始种群，初始种群为单元结构组成的集合，种群之间随机进行基因交流，变换单元结构的组成，产生数量为2m的新种群，将这个新种群带入fdtd中计算得到了整个种群的适应度，以适应度为参考对种群内的个体进行选择，选择出适应度靠前的m个个体，并作为下一代的迭代的初始种群，直至迭代结束。
8、可选地，所述的亚波长结构的功分器的优化方法，还包括采用遗传算法与计算适应度函数结合进行迭代优化。
9、可选地，所述矩形单元格为正方形，单元结构的弧形边缘的半径为直角的一边长的二分之一。
10、本发明提供了一种功分器，包括采用所述的亚波长结构的功分器的优化方法得到基片以及耦合于基片两端的输入波导和输出波导。
11、可选地，所述基片为依次层叠的波导层、绝缘衬底和基底层，所述设计区域位于波导层上。
12、可选地，所述波导层的材质为单晶硅、多晶硅、磷化铟或氮化硅。
13、可选地，所述基片的长宽为1-6μm×1-6μm。
14、可选地，所述输入波导和输出波导为锥形波导。
15、本发明的有益效果是，本发明提供的亚波长结构的功分器的优化方法，基于单元结构阵列（类二维码阵列组成的结构），在设计区域内设计出更多的单元结构结构，通过16种单元结构结构，使用这16个单元结构进行排列组合形成设计区域的单元结构分布结构，具有设计自由度高、工艺制造稳定等优点，使用该设计方法得到的光功率分配器的插入损耗更小，在c波段1530nm-1565nm的透射率范围为84.32%-97.68%，插入损耗范围为：0.1db-0.74db，在波长为1550nm的插入损耗为0.2db，透射率为95.436%。
16、通过使用四种状态的补偿结构进一步优化的功分器，在c波段1530nm-1565nm的透射率范围为95%-99.05%，插入损耗是：0.04-0.15db，波长为1550nm时，其中在上、中、下输出波导中的透射率取得了32.9%、33.25%、32.9%的结果，即总透射率为99.05%，插入损耗为0.04db，超低损耗的结果便证实了本方案对光的调控能力比较强，即设计自由度高，且功分器的没有直角棱边，在工艺上更容易实现。
1.一种亚波长结构的功分器的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的亚波长结构的功分器的优化方法，其特征在于，还包括在得到每个单元结构（101）的结构后，当无单元结构（101）的矩形单元格的顶角正好对应两个单元结构（101）的直角，则采用四分之一圆弧与直角相切形成的补偿结构（105）对无单元结构（101）的矩形单元格进行补偿。
3.根据权利要求1或2所述的亚波长结构的功分器的优化方法，其特征在于，所述优化算法为遗传算法，遗传算法为：首先随机生成一个数量为m个的初始种群，初始种群为单元结构（101）组成的集合，种群之间随机进行基因交流，变换单元结构（101）的组成，产生数量为2m的新种群，将这个新种群带入fdtd中计算得到了整个种群的适应度，以适应度为参考对种群内的个体进行选择，选择出适应度靠前的m个个体，并作为下一代的迭代的初始种群，直至迭代结束。
4.根据权利要求1或2所述的亚波长结构的功分器的优化方法，其特征在于，还包括采用遗传算法与计算适应度函数结合进行迭代优化。
5.根据权利要求1或2所述的亚波长结构的功分器的优化方法，其特征在于，所述矩形单元格为正方形，单元结构（101）的弧形边缘的半径为直角的一边长的二分之一。
6.一种功分器，其特征在于，包括采用权利要求1或2所述的亚波长结构的功分器的优化方法得到基片以及耦合于基片两端的输入波导和输出波导。
7.根据权利要求6所述的功分器，其特征在于，所述基片为依次层叠的波导层、绝缘衬底和基底层，所述设计区域位于波导层上。
8.根据权利要求7所述的功分器，其特征在于，所述波导层的材质为单晶硅、多晶硅、磷化铟或氮化硅。
9.根据权利要求6所述的功分器，其特征在于，所述基片的长宽为1-6μm×1-6μm。
10.根据权利要求6所述的功分器，其特征在于，所述输入波导和输出波导为锥形波导。
