1. Übertragungseigenschaften von geraden Wellenleitern
Gerade Wellenleitersind eine einfache Form von optischen Wellenleitern, die normalerweise zur Übertragung optischer Signale verwendet werden. Die Übertragungseigenschaften spiegeln sich hauptsächlich in den Merkmalen der Modusverbreitung und des Verlusts wider. In der Photonik auf Siliziumbasis umfasst der Übertragungsverlust von geraden Wellenleitern hauptsächlich den Mismatch-Verlust des Modus, den internen Streuverlust und den Oberflächenstreuungsverlust. Die Erzeugung dieser Verluste hängt eng mit der geometrischen Struktur, der Materialeigenschaften und der externen Umgebung des Wellenleiters zusammen.
Modus Fehlanpassungsloss: Der Modus -Nichtübereinstimmungsverlust von agerade Wellenleitertritt hauptsächlich in der Biegung des Wellenleiters oder der Verbindung mit anderen Wellenleitern auf. Dieser Verlust stammt aus der Energiekopplung zwischen verschiedenen Wellenleitermodi, was zu einer ineffektiven Übertragung eines Teils der Lichtenergie führt.
Interner Streuverlust: Der interne Streuungsverlust wird durch die Inhomogenität (z. B. Defekte oder Verunreinigungen) im Wellenleitermaterial verursacht. Dieser Verlust reduziert die Übertragungsffizienz des Wellenleiters und beeinflusst die Qualität des optischen Signals.
Oberflächenstreuungsverlust: Oberflächenstreuungsverlust wird durch die Rauheit oder Kontamination der Wellenleiteroberfläche verursacht. Dieser Verlust veranlasst das optische Signal während der Ausbreitung, wodurch die Übertragungseffizienz verringert wird.
2. Verlustanalyse von geraden Wellenleitern
Verlustanalyse vonGerade Wellenleiterist ein wichtiger Teil des Optimierungsdesigns. Laut bestehenden Untersuchungen stammt der Übertragungsverlust von geraden Wellenleitern hauptsächlich aus den folgenden Aspekten:
Brechungsindexfehlanpassung: Wenn agerade Wellenleiterist mit einem gekrümmten Wellenleiter oder einer anderen Struktur verbunden, und der Brechungsindex -Fehlanpassung führt dazu, dass ein Teil der Lichtenergie in das Substrat oder andere Richtungen läuft, wodurch der Verlust erhöht wird.
Strahlungsverlust: Der Strahlungsverlust von agerade Wellenleitertritt hauptsächlich im Randbereich des Wellenleiters auf. Insbesondere wenn die Wellenleiterbreite groß ist oder der Krümmungsradius gering ist, steigt der Strahlungsverlust erheblich an.
Endgesichtsreflexion: Das Endgesichtsreflexion von agerade WellenleiterWirkt sich auf die Integrität des optischen Signals aus, insbesondere in Materialien mit hoher Reflexivität, wobei die Reflexion der Endgesicht zu großem Energieverlust führen kann.
Modus -Konvertierungsverlust: In einigen Fällen agerade Wellenleitermuss mit anderen Wellenleiterstrukturen (z. B. einem gekrümmten Wellenleiter) verbunden werden, und diese Verbindung verursacht den Umwandlungsverlust des Modus. Der Umwandlungsverlust des Modus ist eng mit den geometrischen Parametern des Wellenleiters (wie dem Biegeradius) verbunden.
3. Optimierungsmethoden für einen geraden Wellenleiterverlust
Den Übertragungsverlust von zu verringerngerade WellenleiterForscher haben eine Vielzahl von Optimierungsmethoden vorgeschlagen:
Verbesserung der Verarbeitungstechnologie: Durch Verbesserung der Verarbeitungsgenauigkeit und Verringerung der Rauheit und der Defekte der Wellenleiteroberfläche können die internen Streu- und Oberflächenstreuungsverluste effektiv reduziert werden.
Optimierung des Brechungsindexkontrasts: Durch Anpassung des Brechungsindexkontrasts zwischen der Kernschicht und der Verkleidung kann der Mism -Anpassungsverlust und den Strahlungsverlust reduziert werden.
Verwenden von Materialien mit niedrigem Verlust: Auswahl von Materialien mit niedrigem Verlust (z. B. Siliziumnitrid), da Wellenleitermaterialien die Innenstreuung und Strahlungsverluste erheblich reduzieren können.
Optimierung der geometrischen Struktur: Durch Anpassen geometrischer Parameter wie der Breite und des Biegeradius des Wellenleiters kann der Modusumwandlungsverlust und der Strahlungsverlust effektiv reduziert werden.
Verwendung einer multischichtigen Metamaterialverkleidung: Das Hinzufügen von Metamaterialverkleidung mit mehrschichtiger Metamaterialien auf der Wellenleiteroberfläche kann den Strahlungsverlust unterdrücken und die Übertragungseffizienz verbessern.
4. Schlussfolgerung
Als grundlegende Komponente in photonischen integrierten Schaltungen die Übertragungseigenschaften und Verlustmerkmale vonGerade Wellenleitereinen wichtigen Einfluss auf die Geräteleistung haben. Durch die tiefgreifende Analyse der Übertragungseigenschaften und Verlustquellen von geraden Wellenleitern und Kombination mit optimierten Designmethoden kann die Leistung und Integration von photonischen Geräten erheblich verbessert werden. Zukünftige Forschungen sollten neue Materialien und strukturelle Konstruktionen weiter untersuchen, um einen geringeren Verlust und eine höhere Effizienz -photonische integrierte Schaltkreise zu erreichen.
Referenz:
1. Weifeng Jiang, Siqiang Mao et al. "Inverse Konstruktion und Demonstration des PASS-Filters mit dem Modus mit einem Chip-Silizium-Modus." APL Photonics (2024) .. Weifeng Jiang.
2. Yingying Han, Lei Xiong et al. "Beobachtung eines abstimmbaren versehentlichen Zustands im Kontinuum in Silizium -Nanodisken -Array." Nanophotonik (2024) .. Yingying Han, Lei Xiong, Jianping Shi.
3.. Optimiertes Design von MMI -Kupplern basierend auf Mikroresonatoren. Le Trung Thanh et al.
4. Ge-Rich Silicon Germanium als neue Plattform für optische Verbindungen auf Silizium. Vladyslav Vakarin.
5. Transmissionseigenschaften rechteckiger Hohlwellenleiter für CO2 -Laserlicht. Hisatada machida 等.
[1992-12]
6. Ein normalisierter Ansatz zum Design von optischen Wellenleiter mit niedrigem Verlust