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    [分享]Ansys Lumerical | 針對(duì)多模干涉耦合器的仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-08-10
    說明 X~UL$S;  
    本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計(jì)算寬帶傳輸和光損耗，并使用S參數(shù)在 INTERCONNECT 中創(chuàng)建 MMI 的緊湊模型。(聯(lián)系我們獲取文章附件) j85B{Mab&  
    }W@refS  
    v-N4&9)%9  
    綜述 /lbj!\~  
    e`co:HO`#  
    tmOy"mq67  
    低損耗光耦合器和光分路器是基于 Mach-Zehnder 的光調(diào)制器的基本組件，是集成電路的關(guān)鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導(dǎo)處使用 taper 以確保輸入和輸出波導(dǎo)的模式與干涉區(qū)域之間的良好匹配，可以將損耗降至最低。EME 求解器非常適合表征這些器件，本例中的器件針對(duì)TE模式進(jìn)行了優(yōu)化，但該方法可以擴(kuò)展到任何設(shè)計(jì)和極化。     -.r"|\1X  
    運(yùn)行和結(jié)果 $@@ii+W}\  
    第1步：優(yōu)化 MMI 幾何結(jié)構(gòu) - . o,bg  
    使用EME運(yùn)行一系列參數(shù)掃描以優(yōu)化 MMI 性能。 u(FOSmNkN  
    · 模式收斂掃描 %X's/;(Lx`  
    確保每個(gè)單元格中的模式數(shù)量足以給出準(zhǔn)確的結(jié)果，模式收斂掃描是確保仿真結(jié)果可靠的重要部分，應(yīng)作為 EME 仿真文件初始設(shè)置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結(jié)果收斂于約15種模式，稍大的值用于確保模式數(shù)量足以滿足本示例中使用的其他掃描（如波長(zhǎng)、纖芯長(zhǎng)度和錐形寬度）。右圖為從 field_profile 監(jiān)視器獲得的電場(chǎng)強(qiáng)度。 etT9}RbQ  
    cpl Ny?UIC  
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    q_6lD~~q^  
    · 波長(zhǎng)掃描 { TI,|'>5[  
    EME 是一種單頻求解器，參數(shù)掃描是獲得寬頻結(jié)果所必需的。將波長(zhǎng)掃描設(shè)置為1.5~1.6 µm，具有100個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)，按波長(zhǎng)掃描。波長(zhǎng)掃描選項(xiàng)卡返回S矩陣，然后可以根據(jù)S矩陣的S21元素計(jì)算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長(zhǎng)掃描功能獲得的1.1 µm taper 寬度的 MMI 傳輸與波長(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系 。 L){V(*K '  
    SHs [te[  
    OwEV$Q  
    · 纖芯長(zhǎng)度掃描 <p CD>  
    確定纖芯的最佳長(zhǎng)度。涉及改變區(qū)域長(zhǎng)度的掃描非常適合EME求解器，因?yàn)閹缀蹩梢粤⒓传@得結(jié)果，下圖顯示了作為纖芯長(zhǎng)度函數(shù)的傳輸。從圖中可以看出，最大傳輸發(fā)生在~37 µm的纖芯長(zhǎng)度處。 n-2!<`UFX  
    !@])Ut@tN  
    akk*f+TD`  
    · taper寬度掃描 b1>]?.  
    確定taper區(qū)域的最佳寬度,在“Optimizations and Sweeps”窗口中，設(shè)置參數(shù)掃描任務(wù)，將結(jié)構(gòu)組的寬度屬性掃描在0.4μm~1.1μm之間，并收集S矩陣。腳本文件用于運(yùn)行此參數(shù)掃描并收集S矩陣結(jié)果。然后將從S矩陣的S21元素獲得的值平方，以提供通過兩個(gè)輸出端口的傳輸,結(jié)果繪制如下。 *