利用紧密排列波导中的高阶模实现超紧凑光子芯片
光学
2025-08-08 v1 应用物理
摘要
光子集成电路因其与电子集成电路相比具有低损耗和高吞吐量数据传输的优势，在电信和信息处理领域日益受到关注。然而，由于光子芯片的尺寸相对较大，它们仍未像电子芯片那样得到广泛应用。限制其尺寸的一个因素是需要将光学元件间隔开至少工作波长量级或更大的距离，以最小化它们之间的光学串扰。在这项工作中，我们考虑了横截面相对较小的紧密排列的直波导和弯曲波导中的基模和高阶模，并发现高阶模在两种情况下都能显著减少串扰。这可用于大幅减小光子芯片的尺寸。我们还提出了允许选择性激发高阶模的片上组件。此外，我们设计了一个定向耦合器、一个 3-dB 分束器和一个能够基于高阶模工作的 Mach-Zehnder 干涉仪。其他超紧凑光子芯片组件，例如用于片上 LiDAR 扫描仪的光互连、开关、收发器和相控波导阵列，也可以基于类似原理进行设计。
引用
@article{arxiv.2508.05363,
title = {Towards ultracompact photonic chips using higher-order modes in closely spaced waveguides},
author = {Fahmy Yousry and Panu Hildén and Radoslaw Kolkowski and Andriy Shevchenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.05363},
year = {2025}
}