基于次亚波长超材料单元的超紧凑型宽带斑点尺寸转换器

随着光子集成从数据通信领域拓展到光学 I/O、量子光子学及可编程光子学等新兴领域，对兼具超小尺寸、低损耗及宽带宽的器件需求日益增长。虽然逆向设计技术在实现小型化方面已被证明非常高效，但往往未充分利用物理洞察，依赖大参数空间难以探索，从而限制所得器件的性能。本文提出一种设计方法，将逆向设计与基于单元的拓扑结合，每个单元包含亚波长超材料。该方法显著降低了参数空间，亚波长结构固有的各向异性性质使得器件长度更短。我们通过实验演示了该技术，实现一种超紧凑型斑点尺寸转换器，将斑点尺寸从 0.5 微米扩展到 12 微米，仅需 7 微米长度，插入损耗在测量带宽为 160 纳米（仿真最高可达 300 纳米）时保持 0.8 分贝，远超现有最先进技术。