可通过缩放和偏置实现可调波长的逆设计光栅耦合器
光学
2025-11-03 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
光子集成电路是用于通信、生物传感和量子技术的重要设备。大规模制造和测试对于降低成本和实现大规模部署至关重要。光栅耦合器允许在封装前进行非侵入式测量，但经典设计依赖于长折线和窄带宽。在本工作中，我们提出了带有宽带传输的紧凑型、逆设计光栅耦合器。我们对器件阵列进行了优化和制造，并使用 4f-scanning setup 对其进行表征。名义设计的模拟效率达到 52%，而测量结果确认了在目标 1540 nm 波长处最高可达 32% 的稳健性能，在偏移波长处达到 46%。在无缩放和轮廓偏置情况下，目标波长处的测量效率仅为 4.4%。因此，关键发现是系统性缩放和边缘偏置可恢复效率提升近八倍。这些逆设计光栅耦合器可以高效校正后设计，使其尽管受制于制造偏差仍能实现可靠性能。这种方法允许通过简单的布局调整来补偿工艺引起的变异，支持大规模测试、低温光子学应用以及快速设计波长调谐。
引用
@article{arxiv.2510.27476,
title = {Inverse-Designed Grating Couplers with Tunable Wavelength via Scaling and Biasing},
author = {Lorenz J. J. Sauerzopf and Fabian Becker and Kai Müller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.27476},
year = {2025}
}