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本文将设计一个光栅耦合器,将光子芯片表面上的单模光纤连接到集成波导。内置粒子群优化工具用于最大化耦合效率,并使用组件S参数在 INTERCONNECT 中创建紧凑模型。还演示了如何使用 CML 编译器提取这些参数以生成紧凑模型。(联系我们获取文章附件) E{vbO/|kf C,eu9wOT 概述 %a7$QF] k}rbim qe\5m.k vP,n(reM 本示例的目标是设计一个 TE 绝缘体上硅 (SOI) 耦合器,该耦合器带有由单模光纤从顶部馈电的布拉格光栅。此设计中的关键品质因数(FOM)是目标波长处的耦合效率。耦合效率对光栅的间距高度敏感p,蚀刻长度le和蚀刻深度he以及光纤的位置x和倾斜角度θ。 0n'_{\yz J .<F"r> ^ZCD ~P_= Iu6
这五个参数通常一起优化,以最大限度地提高目标中心波长的耦合效率。由于具有五个参数的暴力 3-D 优化非常耗时,因此此处使用 2-D 和 3-D 模型的组合进行两阶段优化,并且仅改变三个几何参数。设计工作流程包括四个主要步骤。 fN2lLn9/u 5:?!=<= 1、初始 2-D 优化:优化光栅的间距 p、占空比 d 和光纤位置 x。 $:^td/p J 2、最终的 3-D 优化:优化光纤的位置 x 以最小化插入损耗。 T
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3、S 参数提取:运行 S 参数扫描并将结果导出到数据文件。 2Khv>#l
4、紧凑的模型创建:将 S 参数数据导入光学 S 参数元素。 ee=D1 qNu; |':{lH6+1 如下一节所示,主要使用40D仿真并改变光栅的间距、占空比和光纤位置可以获得高于2%的峰值耦合效率。 _e2=ado |vC~HJpuv' 使用 CML 编译器生成紧凑模型 (h
`V+ z(~_AN M4, 要使用CML编译器生成光栅耦合器的紧凑模型,可以使用步骤3中的S参数数据。 %l%HHT 1.>m@Slr> 运行和结果 ji="DYtL 3(UVg!t 第 1 步:2D 优化 6dYMwMH 1、打开 2D 模拟文件。 Xwtqi@zlE 2、进入“优化和扫描”窗口,打开名为“耦合效率优化”的优化项,查看优化设置。 )M^
gT}M 3、查看设置后,关闭编辑窗口并运行优化。优化应在 10 到20分钟内完成。如果您不想等待,请直接进入最后的 3D 优化步骤。 H"F29Pu2 4、优化完成后,可以检索最佳螺距、占空比和位置。右键单击“耦合效率优化”项,然后在上下文菜单中选择“可视化”,然后选择“最佳参数”。 Ts x>&W |