耦合器
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時間：2020-08-02
耦合器的視頻教程
Comsol在化工行業(yè)仿真中的應(yīng)用 ——基于反應(yīng)器的多物理場耦合
COMSOL Multiphysics可以對反應(yīng)器中的的動量傳遞、質(zhì)量傳遞、能量傳遞以及化學(xué)反應(yīng)過程（即，三傳一反）進行耦合仿真，涉及溫度場、流場、物質(zhì)傳遞場、化學(xué)、反應(yīng)工程等模塊。本課程主要內(nèi)容為： 1. 如何建立反應(yīng)器數(shù)學(xué)物理模型，并進一步與空間模型耦合計算反應(yīng)器內(nèi)部組分隨時間的變化； 2.利用comsol復(fù)現(xiàn)相關(guān)文獻反應(yīng)器多物理場耦合問題。
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419-攪拌器固液（歐拉）兩相流仿真及流固耦合預(yù)應(yīng)力模態(tài)計算WORKBENCH2020R1
本課適合哪些人學(xué)習(xí)： 1、攪拌器仿真人士 2、固液（歐拉）兩相攪拌仿真人士 3、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真人士 4、單向流固耦合研究人士 5、Workbench2020R1-SCDM-MESH-FLUENT-POST_TECPLOT2019應(yīng)用人士 對學(xué)員的幫助是什么： 1、攪拌器仿真的基本操作方法 2、固液（歐拉）兩相攪拌的實現(xiàn)方式 3、結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真方法 4、
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耦合器的實例教程
<p>本期文章將介紹一種集成微透鏡輔助光柵耦合器（ML-VGC）的設(shè)計，以提高垂直入射條件下的耦合效率<sup>[1]</sup>。利用熱回流工藝將微透鏡集成到一個標準的220nm的絕緣體上硅（SOI）光柵耦合器，這種集成方法在操縱垂直入射光的投射角方面提供了更大的靈活性，使其與底層光柵的最佳耦合角對準，從而有效地提高器件的總體耦合效率（CE）。</p><p><br></p><p><strong>引言</strong></p><p><br></p><p>從光纖到硅器件的高效光耦合是硅光子學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)。端面耦合器由于其需要制造在芯片表面上而面臨限制，這對晶圓級器件測試提出了挑戰(zhàn)。與端面耦合器相比，光柵耦合器具有靈活的放置、更高的對準公差以及無需表面拋光等優(yōu)點，從而實現(xiàn)晶圓級測試并降低光纖封裝成本。傳統(tǒng)的光柵耦合器通常需要傾斜入射，通常約10°，以防止二階反射。然而，垂直入射在特定應(yīng)用中是必不可少的，原因在于其不僅可以簡化多芯光纖（MCF）或垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的封裝過程，還能減小由于傳統(tǒng)光柵耦合器由于角度對準所占據(jù)更多的空間。</p><p><br></p><p><strong>研究現(xiàn)狀</strong></p><p>現(xiàn)有的提高垂直入射光柵耦合器的耦合效率主要集中在專門設(shè)計光柵結(jié)構(gòu)。例如，圖1（a）中的結(jié)構(gòu)采用階梯型光柵<sup>[2]</sup>來實現(xiàn)非對稱衍射，打破光柵區(qū)域的垂直對稱性，以獲得高方向性和高耦合效率。此外，還有一些方案是基于逆向設(shè)計優(yōu)化出最佳參數(shù)，從而產(chǎn)生獨特的光柵結(jié)構(gòu)，以增強面外輻射并提高耦合效率，如圖1（b）所示<sup>[3]</sup>，這些逆向設(shè)計方法都提供了較大的靈活性。雖然上述方法能增強耦合效率性能，但也面臨制造的復(fù)雜性及容差等問題。
展開 本期是Lumerical系列中無源器件專題-端面耦合器第一期。首先對端面耦合器進行背景介紹，闡述了其工作機理，并總結(jié)了其性能指標。此外，還對端面耦合器在水平和垂直方向上的結(jié)構(gòu)變化進行了分類和簡述。
背景介紹
基于絕緣體上硅（SOI）結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)芯片是目前光通信領(lǐng)域的研究重點，得益于其與互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）制作工藝兼容。然而，芯片與外界信息交互時需要光纖傳輸，其次，硅基光子芯片的光源集成難度較大，因此需要光纖耦合來提供光源。但是SOI條形波導(dǎo)與光纖直接耦合的效率并不高，甚至低于10%，主要原因在于兩者的模場面積相差較大，標準的單模光纖的模場面積大約在 ，而波導(dǎo)的模場有效面積通常小于 ，在耦合過程中會產(chǎn)生極大的模場失配，進而產(chǎn)生較大的插入損耗。因此，有效的光纖-芯片耦合是提高整個系統(tǒng)性能的重要因素，其中主要涉及的元件就是耦合器。
光纖到芯片的耦合主要分為兩種方式，即垂直耦合和端面耦合。垂直耦合多采用光柵耦合器，光纖垂直或略微傾斜一定角度放置在器件上方，以保證較高耦合效率。但是光柵耦合器的耦合效率通常低于3 dB，并且?guī)捿^窄，波長靈敏度較高。而端面耦合器通常放置在晶圓端面，能實現(xiàn)較高的耦合效率、較大的帶寬以及偏振無關(guān)性。
圖1 光纖與光子芯片互連原理圖。（a）光柵耦合器；（b）端面耦合器
工作原理
端面耦合器最常用的結(jié)構(gòu)是倒錐形，即在沿光的傳播方向，采用寬度逐漸增大的錐形波導(dǎo)，其中錐形的窄端靠近光纖，而寬端則與光波導(dǎo)相連。倒錐窄端的橫截面積小于期望的模態(tài)尺寸，無法完全限制入射模，相當大比例的電磁場分布在錐尖周圍。當錐形寬度變大時，它可以支持整個模式，并將電磁場整體限制在錐形內(nèi)部?？偟膩碚f，基于其窄尖端對準光纖芯的倒錐形的端面耦合器可以將從光纖入射的大模場的模式轉(zhuǎn)換為光子波導(dǎo)中壓縮的導(dǎo)模。
展開 本期文章將介紹一種集成微透鏡輔助光柵耦合器（ML-VGC）的設(shè)計，以提高垂直入射條件下的耦合效率。利用熱回流工藝將微透鏡集成到一個標準的220nm的絕緣體上硅（SOI）光柵耦合器，這種集成方法在操縱垂直入射光的投射角方面提供了更大的靈活性，使其與底層光柵的最佳耦合角對準，從而有效地提高器件的總體耦合效率（CE）。
引言
從光纖到硅器件的高效光耦合是硅光子學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)。端面耦合器由于其需要制造在芯片表面上而面臨限制，這對晶圓級器件測試提出了挑戰(zhàn)。與端面耦合器相比，光柵耦合器具有靈活的放置、更高的對準公差以及無需表面拋光等優(yōu)點，從而實現(xiàn)晶圓級測試并降低光纖封裝成本。傳統(tǒng)的光柵耦合器通常需要傾斜入射，通常約10°，以防止二階反射。然而，垂直入射在特定應(yīng)用中是必不可少的，原因在于其不僅可以簡化多芯光纖（MCF）或垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的封裝過程，還能減小由于傳統(tǒng)光柵耦合器由于角度對準所占據(jù)更多的空間。
研究現(xiàn)狀
現(xiàn)有的提高垂直入射光柵耦合器的耦合效率主要集中在專門設(shè)計光柵結(jié)構(gòu)。例如，圖1（a）中的結(jié)構(gòu)采用階梯型光柵來實現(xiàn)非對稱衍射，打破光柵區(qū)域的垂直對稱性，以獲得高方向性和高耦合效率。此外，還有一些方案是基于逆向設(shè)計優(yōu)化出最佳參數(shù)，從而產(chǎn)生獨特的光柵結(jié)構(gòu)，以增強面外輻射并提高耦合效率，如圖1（b）所示，這些逆向設(shè)計方法都提供了較大的靈活性。雖然上述方法能增強耦合效率性能，但也面臨制造的復(fù)雜性及容差等問題。
圖1 不同類型的垂直光柵耦合器結(jié)構(gòu)。（a）階梯型光柵；（b）逆向設(shè)計型光柵
工作原理及仿真結(jié)果
本期文章要介紹的是一種微透鏡輔助的垂直光柵耦合器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該器件是由SOI切趾的光柵耦合器，包層和柱面微透鏡組成。其中，包層不僅可以保護光柵，還可以幫助控制入射光的角度。
展開 本期是Lumerical系列中無源器件專題-端面耦合器第一期。首先對端面耦合器進行背景介紹，闡述了其工作機理，并總結(jié)了其性能指標。此外，還對端面耦合器在水平和垂直方向上的結(jié)構(gòu)變化進行了分類和簡述。
背景介紹
基于絕緣體上硅（SOI）結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)芯片是目前光通信領(lǐng)域的研究重點，得益于其與互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）制作工藝兼容。然而，芯片與外界信息交互時需要光纖傳輸，其次，硅基光子芯片的光源集成難度較大，因此需要光纖耦合來提供光源。但是SOI條形波導(dǎo)與光纖直接耦合的效率并不高，甚至低于10%，主要原因在于兩者的模場面積相差較大，標準的單模光纖的模場面積大約在 ，而波導(dǎo)的模場有效面積通常小于 ，在耦合過程中會產(chǎn)生極大的模場失配，進而產(chǎn)生較大的插入損耗。因此，有效的光纖-芯片耦合是提高整個系統(tǒng)性能的重要因素，其中主要涉及的元件就是耦合器。
光纖到芯片的耦合主要分為兩種方式，即垂直耦合和端面耦合。垂直耦合多采用光柵耦合器，光纖垂直或略微傾斜一定角度放置在器件上方，以保證較高耦合效率。但是光柵耦合器的耦合效率通常低于3 dB，并且?guī)捿^窄，波長靈敏度較高。而端面耦合器通常放置在晶圓端面，能實現(xiàn)較高的耦合效率、較大的帶寬以及偏振無關(guān)性。
圖1 光纖與光子芯片互連原理圖。（a）光柵耦合器；（b）端面耦合器
工作原理
端面耦合器最常用的結(jié)構(gòu)是倒錐形，即在沿光的傳播方向，采用寬度逐漸增大的錐形波導(dǎo)，其中錐形的窄端靠近光纖，而寬端則與光波導(dǎo)相連。倒錐窄端的橫截面積小于期望的模態(tài)尺寸，無法完全限制入射模，相當大比例的電磁場分布在錐尖周圍。當錐形寬度變大時，它可以支持整個模式，并將電磁場整體限制在錐形內(nèi)部?？偟膩碚f，基于其窄尖端對準光纖芯的倒錐形的端面耦合器可以將從光纖入射的大模場的模式轉(zhuǎn)換為光子波導(dǎo)中壓縮的導(dǎo)模。
展開 當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換，也叫做光隔離。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。
光電耦合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電—光和光—電的轉(zhuǎn)換器件。
光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的雜訊電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。
光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。
光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。
光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其回應(yīng)延遲時間只有10μs左右，適于對回應(yīng)速度要求很高的場合。
推薦兩款由工采網(wǎng)代理的來自臺灣美祿的光耦合器，首先是光耦 - MPH-314,MPH-314系列光耦合器非常適合驅(qū)動電源逆變器和用于電機控制的逆變器和MOSFET。它包含一個LED光學(xué)耦合到一個具有功率輸出級的集成電路。光耦合器在-40°C~+110°C的溫度范圍內(nèi)保證其工作參數(shù)。
最后是光耦 - MPH-341,MPH-341系列光耦合器非常適合驅(qū)動逆變器和用于電機控制逆變器和逆變器。它包含一個砷化鋁鎵LED光學(xué)耦合到一個具有功率輸出級的集成電路。
展開 
耦合器的最新內(nèi)容
元原子顯示為外凸的柱狀結(jié)構(gòu)，其尺寸和位置各不相同
光子集成電路的光柵耦合器
另一個領(lǐng)域是共封裝光學(xué)，這是由光學(xué)元件和封裝基板上的硅組成的集成系統(tǒng)。共封裝光學(xué)器件旨在應(yīng)對現(xiàn)代電子產(chǎn)品的功耗和帶寬挑戰(zhàn)，并被視為光子集成電路開發(fā)的重要基石。一些主要應(yīng)用包括增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、圖像傳感器和光通信等。
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-光纖效率探測器
單模光纖耦合效率檢測器將效率計算為輸入場和光纖的（單）特征模的歸一化重疊積分。請注意，顧名思義，這種檢測器只適用于單模光纖。
總結(jié)——元器件
幾何光學(xué)焦距下的場追跡分析
首先利用VirtualLabFusion中的場追跡找到球形透鏡的焦距。
光纖耦合裝置的容差分析16天前
建模任務(wù)
導(dǎo)入透鏡文件
光纖耦合效率探測器
參數(shù)運行
總結(jié) – 元件…
耦合效率與光纖末端位置偏移
耦合效率與耦合透鏡傾斜
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
用戶界面的基礎(chǔ)操作
2
光柵仿真算法比較
薄元近似法（Thin Element Approximation）
傅里葉模態(tài)法（Fourier Modal Method）
周期單元近似法（Periodic Cell Approximation）
3
光柵嚴格分析實例
閃耀光柵
亞波長光柵與偏振轉(zhuǎn)換
體全息光柵的波長和角度選擇特性
諧振光柵耦合器
隨著課程的進展，我們進入使用icoUncoupledKinematicParcelFoam等求解器進行單向耦合模擬。在這里，粒子在預(yù)計算的速度場中演化，使您能夠在沒有對流反饋的情況下理解粒子動力學(xué)。這一步對于在引入更復(fù)雜的耦合機制之前建立直覺至關(guān)重要。
從那里，課程進入使用kinematicParcelFoam進行雙向耦合模擬。
由于CJC8972不需要輸出耦合電容器，自引導(dǎo)電容器或冷落網(wǎng)絡(luò)，因此非常適合需要較小體積和重量的低功耗便攜式系統(tǒng)。
CJC8972內(nèi)置一個上電復(fù)位電路，用于在通電后將數(shù)字邏輯重置為默認狀態(tài)。該上電復(fù)位電路由DVDD供電，并監(jiān)測 DVDD和AVDD信號；當DVDD或AVDD低于較小閾值時，電路會將PORB置為低電平。
</p><p><strong>每款產(chǎn)品均采用集成式設(shè)計——將功率變換器與耦合線圈封裝于同一殼體，相比傳統(tǒng)分立式方案體積減小約60%，安裝時間大幅縮短，可靠性顯著提升。</strong>基于宇稱-時間對稱性原理的PTSmart?技術(shù)，使產(chǎn)品在全工作范圍內(nèi)（X、Y、Z三軸偏移）保持輸出功率和效率基本不變，無需高精度停靠對準。
? 這類功率合成器具有一些獨有的特點，但其基本特征可以在OptiBPM中得到準確的驗證。
? 輸入和輸出具有完全相同的單模波導(dǎo)
? 對稱性
? 如果功率合成器具有以下特性：
? 光功率合成器是光纖通信系統(tǒng)中的必要器件。
MFS—單代碼求解器使用迭代耦合，其中每一個物理場要順序求解，并且每一個矩陣方程要分別求解。求解器在每個物理場之間迭代，直到通過物理界面?zhèn)鬟f的載荷收斂為止。
==MFX一多代碼:高級ANSYS 多場求解器==，用于模擬分布在多個軟件包之間的物理場(如在ANSYS 多場和 ANSYS CFX之間)。MFX求解器比MFS版本提供了更多的模型。
AR眼鏡成像案例分析
簡介
AR 眼鏡成像系統(tǒng)是實現(xiàn)虛實融合顯示的核心載體，由微顯示光機、衍射光波導(dǎo)、光柵耦合器等核心元件構(gòu)成，其光學(xué)性能直接決定近眼顯示的清晰度、視場角與沉浸式體驗。
