基于数据驱动的特征模展开实现纳米光子学的高效计算设计
光学
2024-07-16 v1 计算物理
摘要
日益增长的芯片光子应用的多样性和复杂性要求快速设计具有先进运行指标的组件。本文演示了一种高度灵活且高效的方法，用于设计几类紧凑且损耗极低的集成光子器件。通过数据驱动方法，我们将器件表示为级联特征模散射矩阵，通过数据驱动的特征模展开方法实现。我们采用并行数据处理技术进行电磁计算，展示了单个器件响应在毫秒级即可完成，物理精度与 3D-FDTD 相当。随后将这些计算与非线性优化算法耦合，用于设计硅基波导锥 taper、功率分离器和波导交叉口，实现了领先的性能和近乎无损耗的运行。这三类器件凸显了所示设计方法论的广泛计算效率，并展示了所示数据驱动的特征模展开方法可应用于广泛的光子设计问题。
引用
@article{arxiv.2407.09847,
title = {Computationally Efficient Nanophotonic Design through Data-Driven Eigenmode Expansion},
author = {Mehmet Can Oktay and Emir Salih Magden},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09847},
year = {2024}
}