1. Характеристики на предаване на прави вълновода
Прави вълноводаса проста форма на оптични вълновода, обикновено използвани за предаване на оптични сигнали. Неговите характеристики на предаване се отразяват главно в разпространението на режими и характеристиките на загубите. При фониката на базата на силиций загубата на пренос на прави вълноводни водорасли включва главно загуба на несъответствие в режима, вътрешна загуба на разсейване и загуба на повърхностно разсейване. Генерирането на тези загуби е тясно свързано с геометричната структура на вълновода, свойствата на материала и външната среда.
Mode несъответствие loss: Режимът несъответствие на загубата на aПрав вълноводниглавно се среща при завоя на вълновода или връзката с други вълновода. Тази загуба произхожда от енергийното свързване между различни режими на вълновод, което води до неефективното предаване на част от светлинната енергия.
Вътрешна загуба на разсейване: Вътрешната загуба на разсейване се причинява от нехомогенността (като дефекти или примеси) вътре в материала на вълновод. Тази загуба намалява ефективността на предаването на вълновода и влияе върху качеството на оптичния сигнал.
Загуба на повърхностно разсейване: Загубата на повърхностно разсейване се причинява от грапавостта или замърсяването на повърхността на вълновод. Тази загуба причинява оптичния сигнал да се разпръсне по време на разпространението, като по този начин намалява ефективността на предаването.
2. Анализ на загубата на прави вълноводни вратовода
Анализ на загубите наПрави вълноводае важна част от дизайна на оптимизацията. Според съществуващите изследвания загубата на предаване на прави вълновода и идва главно от следните аспекти:
Несъответствие на индекса на пречупване: Когато aПрав вълноводние свързан с извит вълноводни или друга структура, несъответствието на коефициента на пречупване ще доведе до изтичане на част от светлинната енергия до субстрата или други посоки, като по този начин ще увеличи загубата.
Загуба на радиация: Загубата на радиация на aПрав вълноводниглавно се среща в крайната област на вълновода. Особено, когато ширината на вълноводите е голяма или радиусът на кривината е малък, загубата на радиация ще се увеличи значително.
Отражение на края на лицето: Отражението на крайното лице на aПрав вълноводнище повлияе на целостта на оптичния сигнал, особено в материалите с висока рефлективност, където отражението на крайното лице може да причини голяма загуба на енергия.
Загуба на преобразуване на режим: В някои случаи aПрав вълноводнитрябва да бъде свързан с други вълноводни структури (като извит вълновод) и тази връзка ще причини загуба на преобразуване на режим. Загубата на преобразуване на режим е тясно свързана с геометричните параметри на вълновода (като радиуса на огъване).
3. Методи за оптимизация за права загуба на вълновод
За да се намали загубата на предаване наПрав вълноводни, изследователите са предложили различни методи за оптимизация:
Подобряване на технологията за обработка: Чрез подобряване на точността на обработка и намаляване на грапавостта и дефектите на повърхността на вълновод, вътрешното разсейване и загубите на повърхностно разсейване могат да бъдат ефективно намалени.
Оптимизиране на контраста на индекса на пречупване: Чрез регулиране на контраста на коефициента на пречупване между основния слой и облицовката, загубата на несъответствие на режима и загубата на радиация могат да бъдат намалени.
Използване на материали с ниска загуба: Изборът на материали с ниска загуба (като силициев нитрид) като вълноводни материали може значително да намали вътрешното разсейване и загубите на радиация.
Оптимизиране на геометричната структура: Чрез регулиране на геометричните параметри като ширината и радиуса на огъване на вълновода, загубата на преобразуване на режим и загубата на радиация могат да бъдат ефективно намалени.
Използване на многослойна метаматериална облицовка: Добавянето на многослойна метаматериална облицовка върху повърхността на вълновод може да потисне загубата на радиация и да подобри ефективността на предаването.
4. Заключение
Като основен компонент във фотонните интегрални схеми, характеристиките на предаването и характеристиките на загубата наПрави вълноводаимат важно влияние върху производителността на устройството. Чрез задълбочен анализ на характеристиките на предаването и източниците на загуби на прави вълноводни и комбинирането им с оптимизирани методи на проектиране, производителността и интегрирането на фотонните устройства могат да бъдат значително подобрени. Бъдещите изследвания трябва допълнително да изследват новите материали и структурните дизайни, за да се постигнат по -ниски загуби и по -висока ефективност фотонични интегрални схеми.
Справка:
1. Weifeng Jiang, Siqiang Mao et al. "Обратно проектиране и демонстрация на филтър за преминаване на силиконов режим на силиций." Apl Photonics (2024) .. Weifeng Jiang.
2. Yingying Han, Lei Xiong et al. "Наблюдение на регулируемо случайно обвързано състояние в континуума в силиконов нанодиск." Нанофотоника (2024) .. Yingying Han, Lei Xiong, Jianping Shi.
3. Оптимизиран дизайн на MMI съединители на базата на микрорезонатори. Le Trung Thanh et al.
4. Богат на GE силиций германий като нова платформа за оптични взаимовръзки на силиций. Владислав Вакарин.
5. Свойства на предаване на правоъгълни кухи вълновода за лазерна светлина на CO2. Hisatada machida 等.
[1992-12]
6. Нормализиран подход към дизайна на оптични вълноводни завои с ниска загуба