1. Överföringskarakteristika för raka vågledare
Raka vågledareär en enkel form av optiska vågledare, vanligtvis används för att överföra optiska signaler. Dess överföringsegenskaper återspeglas huvudsakligen i förökning och förlustegenskaper. I kiselbaserad fotonik inkluderar överföringsförlusten av raka vågledare huvudsakligen läge missförlust, intern spridningsförlust och ytspridningsförlust. Genereringen av dessa förluster är nära besläktad med vågledarens geometriska struktur, materialegenskaper och yttre miljö.
Läge missanpassning loss: Läget för att förlust av lägerak vågledareHuvudsakligen förekommer vid svängen av vågledaren eller anslutningen till andra vågledare. Denna förlust härstammar från energikopplingen mellan olika vågledarlägen, vilket resulterar i den ineffektiva överföringen av en del av ljusenergin.
Intern spridningsförlust: Intern spridningsförlust orsakas av inhomogeniteten (såsom defekter eller föroreningar) inuti vågledningsmaterialet. Denna förlust minskar överföringseffektiviteten hos vågledaren och påverkar kvaliteten på den optiska signalen.
Ytspridningsförlust: Ytspridningsförlust orsakas av grovhet eller förorening av vågledarytan. Denna förlust gör att den optiska signalen sprids under förökningen och därmed minskar överföringseffektiviteten.
2. Förlustanalys av raka vågledare
Förlustanalys avraka vågledareär en viktig del av optimeringsdesignen. Enligt befintlig forskning kommer överföringsförlusten av raka vågledare främst från följande aspekter:
Brytningsindexmatchning: När arak vågledareär ansluten till en krökt vågledare eller annan struktur, kommer brytningsindex -missanpassningen att få en del av ljusenergin att läcka till underlaget eller andra riktningar och därmed öka förlusten.
Strålningsförlust: Strålningsförlusten av enrak vågledareHuvudsakligen förekommer i kanten av vågledaren. Speciellt när vågledarbredden är stor eller krökningsradie är liten kommer strålningsförlusten att öka avsevärt.
Slut ansiktsreflektion: Slutytans reflektion av enrak vågledarekommer att påverka integriteten hos den optiska signalen, särskilt i högreflektivitetsmaterial, där reflektion av ändytan kan orsaka stor energiförlust.
Läge omvandlingsförlust: I vissa fall, arak vågledaremåste anslutas till andra vågledarstrukturer (t.ex. en krökt vågledare), och denna anslutning kommer att orsaka förlust av läge omvandling. Lägeomvandlingsförlust är nära besläktad med de geometriska parametrarna för vågledaren (såsom böjningsradie).
3. Optimeringsmetoder för rak vågledarförlust
För att minska överföringsförlusten avrak vågledare, forskare har föreslagit en mängd olika optimeringsmetoder:
Förbättring av bearbetningsteknik: Genom att förbättra bearbetningsnoggrannheten och minska grovheten och defekterna på vågledarytan kan den inre spridningen och ytspridningsförlusterna effektivt reduceras.
Optimera brytningsindexkontrast: Genom att justera brytningsindexkontrasten mellan kärnskiktet och beklädnaden kan lägesmissanpassningsförlust och strålningsförlust minskas.
Med låg förlustmaterial: Att välja lågförlustmaterial (såsom kiselnitrid) som vågledarmaterial kan avsevärt minska den interna spridningen och strålningsförlusterna.
Optimering av geometrisk struktur: Genom att justera geometriska parametrar såsom bredd och böjningsradie för vågledaren kan lägesomvandlingsförlust och strålningsförlust effektivt minskas.
Använda metamaterialbeläggning med flera skikt: Att lägga till metamaterialbeläggning med flera skikt på vågledarytan kan undertrycka strålningsförlust och förbättra överföringseffektiviteten.
4. Slutsats
Som en grundläggande komponent i fotoniska integrerade kretsar, transmissionsegenskaper och förlustegenskaper hosraka vågledarehar ett viktigt inflytande på enhetens prestanda. Genom att djupt analysera överföringskarakteristika och förlustkällor för raka vågledare och kombinera dem med optimerade designmetoder kan prestanda och integration av fotoniska enheter förbättras avsevärt. Framtida forskning bör ytterligare utforska nya material och strukturella mönster för att uppnå lägre förlust och högre effektivitetsintegrerade kretsar.
Hänvisning:
1. Weifeng Jiang, Siqiang Mao et al. "Invers design och demonstration av kisel på kisel med hög ordning med hög ordning." APL Photonics (2024) .. Weifeng Jiang.
2. Yingying Han, Lei Xiong et al. "Observation av inställbart oavsiktligt bundet tillstånd i kontinuummet i kisel nanodisk array." Nanophotonics (2024) .. Yingying Han, Lei Xiong, Jianping Shi.
3. Optimerad design av MMI -kopplare baserade på mikroresonatorer. Le Trung Thanh et al.
4. Ge-Rich Silicon Germanium som en ny plattform för optiska sammankopplingar på kisel. Vladyslav Vakarin.
5. Överföringsegenskaper för rektangulära ihåliga vågledare för CO2 -laserljus. Hisatada Machida 等.
[1992-12]
6. Ett normaliserat tillvägagångssätt för utformningen av optiska vågledare med låg förlust