基于高效逆向设计开发的亚波长光栅结构实现先进无源硅光子器件
光学
2022-12-05 v1
摘要
超紧凑无源硅光子器件的实现对于许多系统所期望的未来大规模光子集成变得越来越重要。尽管已有一些紧凑硅光子器件通过逆向设计得到展示，但其器件性能仍不足以满足实际应用。在此，我们提出并实现了若干具有良好性能的超紧凑先进无源硅光子器件，其采用我们所开发的高效逆向设计方法引入亚波长光栅（SWG）结构。这些器件通过在对定义为SWG结构的区域中最优地操控多模激发与多模干涉来设计。这些具有优异特征尺寸均匀性的SWG结构比先前逆向设计光子器件中使用的随机纳米结构更易于制备。我们逆向设计方法的高效性归功于一种新颖的搜索空间维度控制策略以及可用于SWG结构的、高效的问题导向电磁场求解器。具体地，我们展示了6通道模式（解）复用器、宽带90°混合耦合器以及双通道平顶波长解复用器的实现作为示例，这些是先前报道的逆向设计方法难以实现的。与基于经典理论开发的同类器件相比，这些器件展现出超紧凑的占位面积以及良好的性能。
引用
@article{arxiv.2212.01100,
title = {Realization of advanced passive silicon photonic devices with subwavelength-grating structures developed by efficient inverse design},
author = {Jingshu Guo and Laiwen Yu and Hengtai Xiang and Yuqi Zhao and Chaoyue Liu and Daoxin Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.01100},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 7 figures