1. transmissionskarakteristika for lige bølgeledere
Lige bølgeledereer en simpel form for optiske bølgeledere, der normalt bruges til at transmittere optiske signaler. Dets transmissionsegenskaber afspejles hovedsageligt i formering af tilstand og tabsegenskaber. I siliciumbaseret fotonik inkluderer transmissionstabet af lige bølgeledere hovedsageligt tab af mode mismatch, internt spredningstab og tab af overfladespredning. Genereringen af disse tab er tæt knyttet til bølgelederens geometriske struktur, materielle egenskaber og eksternt miljø.
Mode mismatch loss: Mode mismatch -tab af enlige bølgelederforekommer hovedsageligt ved svinget af bølgelederen eller forbindelsen med andre bølgeledere. Dette tab stammer fra energikoblingen mellem forskellige bølgeledertilstande, hvilket resulterer i ineffektiv transmission af en del af lysenergien.
Internt spredningstab: Internt spredningstab er forårsaget af inhomogeniteten (såsom defekter eller urenheder) inde i bølgeledermaterialet. Dette tab reducerer transmissionseffektiviteten af bølgelederen og påvirker kvaliteten af det optiske signal.
Tab af overfladespredning: Overfladespredningstab er forårsaget af ruhed eller kontaminering af bølgelederoverfladen. Dette tab får det optiske signal til at sprede sig under forplantning og derved reducere transmissionseffektiviteten.
2. Tabsanalyse af lige bølgeledere
Tabsanalyse aflige bølgeledereer en vigtig del af optimeringsdesignet. I henhold til eksisterende forskning kommer transmissionstabet af lige bølgeledere hovedsageligt fra følgende aspekter:
Brydningsindeks -uoverensstemmelse: Når enlige bølgelederer forbundet til en buet bølgeleder eller anden struktur, brydningsindeks -misforholdet vil få en del af lysenergien til at lække til underlaget eller andre retninger, hvilket øger tabet.
Strålingstab: Strålingstabet af enlige bølgelederforekommer hovedsageligt i kantområdet af bølgelederen. Især når bølgelederbredden er stor, eller krumningsradiusen er lille, vil strålingstabet stige markant.
Slut ansigtsreflektion: Slutfladen refleksion af enlige bølgelederVil påvirke integriteten af det optiske signal, især i materialer med høj reflektivitet, hvor slutfladefleksion kan forårsage stort energitab.
Mode konverteringstab: I nogle tilfælde enlige bølgelederskal tilsluttes andre bølgelederstrukturer (såsom en buet bølgeleder), og denne forbindelse vil forårsage tab af tilstand. Tab af tilstandskonvertering er tæt knyttet til de geometriske parametre for bølgelederen (såsom bøjningsradius).
3. Optimeringsmetoder til tab af lige bølgeleder
For at reducere transmissionstabet aflige bølgeleder, forskere har foreslået en række optimeringsmetoder:
Forbedring af behandlingsteknologi: Ved at forbedre behandlingsnøjagtigheden og reducere ruheden og defekterne ved bølgelederoverfladen, kan den interne spredning og overfladespredningstab reduceres effektivt.
Optimering af brydningsindekskontrast: Ved at justere brydningsindekskontrasten mellem kernelaget og beklædningen kan tabet og tab af mode misforhold og strålingstab reduceres.
Brug af materialer med lavt tab: Valg af materialer med lavt tab (såsom siliciumnitrid) som bølgeledermaterialer kan reducere intern spredning og strålingstab markant.
Optimering af geometrisk struktur: Ved at justere geometriske parametre, såsom bredde og bøjningsradius for bølgelederen, kan tabet og strålingstab og strålingstab reduceres effektivt.
Brug af flerlags metamaterial beklædning: Tilføjelse af multi-lags metamateriale beklædning på bølgelederoverfladen kan undertrykke strålingstab og forbedre transmissionseffektiviteten.
4. konklusion
Som en grundlæggende komponent i fotoniske integrerede kredsløb, transmissionskarakteristika og tabsegenskaber forlige bølgeledereHar en vigtig indflydelse på enhedens ydeevne. Ved dybt at analysere transmissionskarakteristika og tabskilder til lige bølgeledere og kombinere dem med optimerede designmetoder, kan ydeevnen og integrationen af fotoniske enheder forbedres markant. Fremtidig forskning bør yderligere undersøge nye materialer og strukturelle design for at opnå lavere tab og højere effektivitet fotoniske integrerede kredsløb.
Reference:
1. Weifeng Jiang, Siqiang Mao et al. "Inverse design og demonstration af on-chip silicium højordens tilstandskortfilter." APL Photonics (2024) .. Weifeng Jiang.
2. Yingying Han, Lei Xiong et al. "Observation af indstillelig utilsigtet bundet tilstand i kontinuummet i silicium nanodisk array." Nanophotonics (2024) .. Yingying Han, Lei Xiong, Jianping Shi.
3. optimeret design af MMI -koblinger baseret på mikroresonatorer. Le Trung Thanh et al.
4. GE-RICH SILICON Germanium som en ny platform for optiske sammenkoblinger på silicium. Vladyslav Vakarin.
5. Transmissionsegenskaber af rektangulære hule bølgeledere til CO2 -laserlys. Hisatada Machida 等.
[1992-12]
6. En normaliseret tilgang til design af optiske bølgeleder med lavt tab