用于数字纳米光子器件逆向设计的数字化伴随方法
光学
2019-02-05 v1 应用物理
摘要
我们提出一种数字化伴随方法，用于实现“数字”亚波长纳米光子器件的高效逆向设计。我们设计了一个单模 3-dB 功率分配器和一个双模解复用器，分别展示了数字化伴随方法在单目标与双目标优化中的应用。该优化包含三个阶段：第一阶段为“模拟”图案的连续变化，第二阶段为“准数字”图案的强制介电常数偏置，第三阶段为多电平数字图案。与传统的暴力搜索方法相比，所提出的数字化伴随方法可将设计效率提升约 5 倍，并且使用三进制图案时性能优化可达到大致相同的水平。数字化伴随方法结合了伴随灵敏度分析与数字亚波长结构的优势，为紧凑型数字亚波长纳米光子器件的高效高性能设计开辟了新途径。该方法可克服受数字图案像素数限制的暴力搜索方法的效率瓶颈，并通过将传统的二值图案扩展为多电平图案来提升器件性能，这对于大规模数字纳米光子器件的逆向设计颇具吸引力。
引用
@article{arxiv.1902.00654,
title = {Digitized Adjoint Method for Inverse Design of Digital Nanophotonic Devices},
author = {Xinshu Ren and Weijie Chang and Longhui Lu and Max Yan and Deming Liu and Minming Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.00654},
year = {2019}
}