含氧化物包层的定向耦合器精确建模：连接仿真与实验
光学
2025-05-23 v2 应用物理
量子物理
摘要
定向耦合器是集成光子学中的基本构建模块，尤其是在精度至关重要的量子应用和基于优化的设计中。精确的功能对于确保经典和量子电路中的可靠运行至关重要。然而，仿真与测量之间的差异经常被观察到。这些不准确性可能会损害集成光子系统的性能和可扩展性，突显了对能够弥合设计与实现之间差距的先进、精确仿真方法的关键需求。在这项工作中，我们表明这种差异主要可归因于氧化物包层中的密度变化。我们进行了一项系统研究，涉及实验光学测量、数值仿真和直接电子显微镜成像，以研究定向耦合器中的这种差异。我们发现，随着特征间隙的缩小，包层密度变化对性能的影响会增大。通过使用一种新颖且具有物理动机的有效沟槽介质模型（ETMM）将这些效应纳入我们的仿真，我们实现了对实验测量的高精度再现。我们量化了包层密度变化对控制光在定向耦合器中传播的 SU(2) 对称性参数的影响。这一见解对于提高紧凑型器件制造的精度、实现光子集成器件的可靠仿真至关重要。
引用
@article{arxiv.2502.02515,
title = {Accurate Modeling of Directional Couplers with Oxide Cladding: Bridging Simulation and Experiment},
author = {Yuval Warshavsky and Yehonathan Drori and Jonatan Piasetzky and Amit Rotem and Ofer Shapiro and Yaron Oz and Haim Suchowski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.02515},
year = {2025}
}