1. Az egyenes hullámvezetők átviteli jellemzői
Egyenes hullámvezetőkaz optikai hullámvezetők egyszerű formája, amelyet általában az optikai jelek továbbítására használnak. Átviteli tulajdonságai elsősorban az üzemmód terjedésében és a veszteség jellemzőiben tükröződnek. A szilícium-alapú fotonikában az egyenes hullámvezetők átviteli vesztesége elsősorban az üzemmód-eltérés veszteségét, a belső szórási veszteséget és a felület szóródási veszteségét tartalmazza. Ezeknek a veszteségeknek a generálása szorosan kapcsolódik a hullámvezető geometriai szerkezetéhez, anyagi tulajdonságaihoz és külső környezetéhez.
Mode Discatch LOSs: A mód megszakításának elvesztése aegyenes hullámvezetőElsősorban a hullámvezető kanyarban vagy más hullámvezetőkkel való kapcsolat kanyarban fordul elő. Ez a veszteség a különböző hullámvezető módok közötti energiacsatlakozásból származik, ami a fényenergia egy részének hatástalan átvitelét eredményezi.
Belső szórásvesztés: A belső szórási veszteséget a hullámvezető anyag belsejében lévő inhomogenitás (például hibák vagy szennyeződések) okozza. Ez a veszteség csökkenti a hullámvezető átviteli hatékonyságát és befolyásolja az optikai jel minőségét.
Felszíni szórásvesztés: A felületi szórásvesztést a hullámvezető felületének érdessége vagy szennyeződése okozza. Ez a veszteség miatt az optikai jel szétszóródása a szaporodás során, ezáltal csökkentve az átviteli hatékonyságot.
2. Az egyenes hullámvezetők veszteség -elemzése
Veszteség -elemzésegyenes hullámvezetőkaz optimalizálási kialakítás fontos része. A meglévő kutatások szerint az egyenes hullámvezetők átviteli vesztesége elsősorban a következő szempontokból származik:
Törésmutató -eltérés: Amikor aegyenes hullámvezetőEgy ívelt hullámvezetőhöz vagy más szerkezethez van csatlakoztatva, a törésmutató -eltérés a fényenergia egy részét a szubsztrátumra vagy más irányba szivárogtatja, ezáltal növelve a veszteséget.
Sugárveszteség: A sugárzás elvesztése aegyenes hullámvezetőElsősorban a hullámvezető szélén fordul elő. Különösen akkor, ha a hullámvezető szélessége nagy, vagy a görbület sugara kicsi, a sugárzás vesztesége jelentősen növekszik.
Face Face Reflection: A végső arc tükrözése aegyenes hullámvezetőbefolyásolja az optikai jel integritását, különösen a nagy reflektivitású anyagokban, ahol a végfelhasználás nagy energiavesztést okozhat.
Üzemmód -átalakítási veszteség: Bizonyos esetekben aegyenes hullámvezetőCsatlakozni kell más hullámvezető struktúrákhoz (például egy ívelt hullámvezetővel), és ez a kapcsolat üzemmód -átalakulási veszteséget okoz. Az üzemmód -konverziós veszteség szorosan kapcsolódik a hullámvezető geometriai paramétereihez (például a hajlító sugara).
3. Optimalizálási módszerek az egyenes hullámvezető veszteséghez
Hogy csökkentse az átviteli veszteségetegyenes hullámvezető, A kutatók számos optimalizálási módszert javasoltak:
A feldolgozási technológia javítása: A feldolgozási pontosság javításával, valamint a hullámvezető felületének érdességének és hibáinak csökkentésével a belső szórás és a felület szóródási veszteségei hatékonyan csökkenthetők.
A törésmutató kontrasztjának optimalizálása: A törésmutató kontrasztjának beállításával a magréteg és a burkolat között az üzemmód -eltérés és a sugárzás vesztesége csökkenthető.
Alacsony veszteségű anyagok használata: Az alacsony veszteségű anyagok (például a szilícium-nitrid) hullámvezető anyagokként történő kiválasztása jelentősen csökkentheti a belső szórást és a sugárzás veszteségeit.
A geometriai szerkezet optimalizálása: A geometriai paraméterek, például a hullámvezető szélességének és hajlító sugarainak beállításával az üzemmód -átalakulás és a sugárzás vesztesége hatékonyan csökkenthető.
Többrétegű metamateriális burkolat használata: A többrétegű metamateriális burkolat hozzáadása a hullámvezető felületére elnyomhatja a sugárzás veszteségét és javíthatja az átviteli hatékonyságot.
4. Következtetés
A fotonikus integrált áramkörök alapvető alkotóelemeként aegyenes hullámvezetőkfontos hatással van az eszköz teljesítményére. Az egyenes hullámvezetők átviteli tulajdonságainak és veszteségforrásainak mély elemzésével, valamint az optimalizált tervezési módszerekkel való kombinációval a fotonikus eszközök teljesítménye és integrációja jelentősen javítható. A jövőbeli kutatásoknak tovább kell vizsgálniuk az új anyagokat és a szerkezeti terveket az alacsonyabb veszteség és a magasabb hatékonyságú fotonikus integrált áramkörök elérése érdekében.
Referencia:
1. Weifeng Jiang, Siqiang Mao et al. "A chip szilícium nagyrendű üzemmódú átmenő szűrő inverz tervezése és bemutatása." APL Photonics (2024) .. Weifeng Jiang.
2. Yingying Han, Lei Xiong et al. "A hangolható véletlenszerű kötött állapot megfigyelése a folytonosságban a szilícium nanodisk tömbben." Nanofotonika (2024) .. Yingying Han, Lei Xiong, Jianping Shi.
3. Az MMI -csatlakozók optimalizált kialakítása mikrorátorátorok alapján. Le Trung Thanh et al.
4. Vladyslav Vakarin.
5. A téglalap alakú üreges hullámvezetők átviteli tulajdonságai a CO2 lézerfényéhez. Hisatada Machida 等.
[1992-12]
6. Normalizált megközelítés az alacsony veszteségű optikai hullámvezető kanyarok tervezéséhez