绝缘体上硅平台中带有底部反射镜的紧凑型逆向设计垂直耦合器用于亚分贝光纤-芯片耦合
光学
2025-02-27 v1 应用物理
摘要
通过拓扑优化实现的逆向设计带来了集成光子学的创新，并为设计具有最小占地面积的高效片上耦合器提供了一种有前景的途径。在本工作中，我们利用拓扑优化设计了一种包含底部反射镜的紧凑型垂直耦合器，在 220 nm 绝缘体上硅平台上实现了亚分贝的耦合效率。该垂直耦合器的最终设计在 1550 nm 波长下实现了 -0.35 dB 的预测耦合效率，占地面积为 14 m x 14 m，明显小于传统的光栅耦合器。其拓扑优化几何结构可通过一次全刻蚀和一次 70 nm 浅刻蚀工艺实现，且约 150 nm 的最小特征尺寸也保证了其可制造性。所提出的垂直耦合器可进一步缩小光子集成电路的尺寸，并实现光纤与其他光子器件之间的高效网络连接。
引用
@article{arxiv.2409.10660,
title = {Compact Inversely-Designed Vertical Coupler with Bottom Reflector for Sub-Decibel Fiber-to-Chip Coupling on Silicon-on-Insulator Platform},
author = {Shiang-Yu Huang and Stefanie Barz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.10660},
year = {2025}
}