光柵耦合器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2023-05-18
光柵耦合器的視頻教程
添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 添加布拉格光柵傳感器到經(jīng)典數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（免費(fèi)） 【已結(jié)束】 直播時間：5月18日 14:00 適用人群：汽車、軌道交通、風(fēng)機(jī)、土木工程等行業(yè)，從事產(chǎn)品測試、大型結(jié)構(gòu)監(jiān)測和維護(hù)的從業(yè)人員，相關(guān)測試設(shè)備從業(yè)人員，以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和院校師生等。
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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(jìn)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(jìn)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(xiàn)反應(yīng)器多物理場耦合問題。
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光柵耦合器的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)公差以及無需表面拋光等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)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(zhǔn)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(shí)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(dú)特的光柵結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)公差以及無需表面拋光等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)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(zhǔn)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(shí)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(dú)特的光柵結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)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(qiáng)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(hù)光柵，還可以幫助控制入射光的角度。
展開 簡介：
光柵耦合器(GC)是一種廣泛應(yīng)用于光纖(或自由空間)和亞微米波導(dǎo)之間耦合的I/O器件。
兩個典型的應(yīng)用：基于CMOS兼容的絕緣硅片（SOI）平臺的光柵耦合器以及熱輔助磁記錄（HAMR）。
高耦合效率設(shè)計：分布式布拉格反射器的光柵耦合器或者光柵反射器，二元閃耀光柵耦合器，雙刻蝕切趾光柵耦合器等
2D FDTD模擬
光柵耦合器
SMGP
模擬結(jié)果
區(qū)域探測器得到的波長0.843um處Ey強(qiáng)度圖（2D&3D）
展開 本文將設(shè)計一個光柵耦合器，將光子芯片表面上的單模光纖連接到集成波導(dǎo)。內(nèi)置粒子群優(yōu)化工具用于最大化耦合效率，并使用組件S參數(shù)在 INTERCONNECT 中創(chuàng)建緊湊模型。還演示了如何使用 CML 編譯器提取這些參數(shù)以生成緊湊模型。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
概述
本示例的目標(biāo)是設(shè)計一個 TE 絕緣體上硅 （SOI） 耦合器，該耦合器帶有由單模光纖從頂部饋電的布拉格光柵。此設(shè)計中的關(guān)鍵品質(zhì)因數(shù)（FOM）是目標(biāo)波長處的耦合效率。耦合效率對光柵的間距高度敏感p，蝕刻長度le和蝕刻深度he以及光纖的位置x和傾斜角度θ。
這五個參數(shù)通常一起優(yōu)化，以最大限度地提高目標(biāo)中心波長的耦合效率。由于具有五個參數(shù)的暴力 3-D 優(yōu)化非常耗時，因此此處使用 2-D 和 3-D 模型的組合進(jìn)行兩階段優(yōu)化，并且僅改變?nèi)齻€幾何參數(shù)。設(shè)計工作流程包括四個主要步驟。
1、初始 2-D 優(yōu)化：優(yōu)化光柵的間距 p、占空比 d 和光纖位置 x。
2、最終的 3-D 優(yōu)化：優(yōu)化光纖的位置 x 以最小化插入損耗。
3、S 參數(shù)提?。哼\(yùn)行 S 參數(shù)掃描并將結(jié)果導(dǎo)出到數(shù)據(jù)文件。
4、緊湊的模型創(chuàng)建：將 S 參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入光學(xué) S 參數(shù)元素。
如下一節(jié)所示，主要使用40D仿真并改變光柵的間距、占空比和光纖位置可以獲得高于2%的峰值耦合效率。
使用 CML 編譯器生成緊湊模型
要使用CML編譯器生成光柵耦合器的緊湊模型，可以使用步驟3中的S參數(shù)數(shù)據(jù)。
運(yùn)行和結(jié)果
第 1 步：2D 優(yōu)化
1、打開 2D 模擬文件。
2、進(jìn)入“優(yōu)化和掃描”窗口，打開名為“耦合效率優(yōu)化”的優(yōu)化項(xiàng)，查看優(yōu)化設(shè)置。
3、查看設(shè)置后，關(guān)閉編輯窗口并運(yùn)行優(yōu)化。優(yōu)化應(yīng)在 10 到20分鐘內(nèi)完成。
展開 簡介：
光柵耦合器(GC)是一種廣泛應(yīng)用于光纖(或自由空間)和亞微米波導(dǎo)之間耦合的I/O器件。
兩個典型的應(yīng)用：基于CMOS兼容的絕緣硅片（SOI）平臺的光柵耦合器以及熱輔助磁記錄（HAMR）。
高耦合效率設(shè)計：分布式布拉格反射器的光柵耦合器或者光柵反射器，二元閃耀光柵耦合器，雙刻蝕切趾光柵耦合器等
2D FDTD模擬
模擬結(jié)果
線探測器得到的功率譜
點(diǎn)探測器得到的時域中的Ey場
區(qū)域探測器得到的波長0.843um處Ey強(qiáng)度圖（2D&3D）
展開 
光柵耦合器的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光柵耦合器的最新內(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(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、圖像傳感器和光通信等。
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(yán)格分析實(shí)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
連續(xù)調(diào)制光柵區(qū)域光波導(dǎo)的優(yōu)化
在下面的例子中，您可以看到這些工具中的一些發(fā)揮作用：
快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion通過其波導(dǎo)工具箱提供了一系列方便的工具，可在設(shè)計過程中幫助光學(xué)工程師。例如用于光柵結(jié)構(gòu)配置的用戶友好的工作流程，用于光柵分析的嚴(yán)格傅里葉模態(tài)算法
[圖片]
? 這類功率合成器具有一些獨(dú)有的特點(diǎn)，但其基本特征可以在OptiBPM中得到準(zhǔn)確的驗(yàn)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。
AR眼鏡成像案例分析
簡介
AR 眼鏡成像系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合顯示的核心載體，由微顯示光機(jī)、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(yàn)。
AR眼鏡成像案例分析
簡介
AR 眼鏡成像系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合顯示的核心載體，由微顯示光機(jī)、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(yàn)。
摘要
組件內(nèi)部光場分析器： FMM使用戶能夠研究微觀和納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的電磁場分布。為此，通過應(yīng)用傅里葉模態(tài)法/嚴(yán)格耦合波分析（FMM/RCWA）計算任意周期結(jié)構(gòu)，包括透射和反射光柵、介電或金屬光柵。也可以指定領(lǐng)域的哪一部分應(yīng)該可視化：正向模式，反向模式，或兩者結(jié)合。
尋找組件內(nèi)部光場分析器： FMM
組件內(nèi)部光場分析器： FMM是光柵光學(xué)設(shè)置的專用功能，它提供了光柵結(jié)構(gòu)內(nèi)部電磁場的可視化
什么是波導(dǎo)？2個月前
使用波導(dǎo)的PIC組件有很多，其中包括：
分光器：將單個波導(dǎo)的光波分成兩個波導(dǎo)
耦合器：將來自兩個不同波導(dǎo)的光波耦合為單個波導(dǎo)
環(huán)形諧振器：由圓形或橢圓形組成，其可用作PIC上的濾波器或調(diào)制器
螺旋波導(dǎo)：延遲PIC上的信號
光柵耦合器：將光垂直耦合到PIC與光纖，可以輸入也可以輸出光信號
光開關(guān)：改變波導(dǎo)中的折射率，以控制光信號，并在PIC中引導(dǎo)光信號的路徑
隨著VirtualLab Fusion版本2023.2的最新發(fā)布，添加了許多新的有用工具。但新奇之處還不止于此：我們還借此機(jī)會升級了一些以前存在的功能。我們將焦點(diǎn)放在了元件內(nèi)部場分析儀：FMM上，這是一種允許用戶可視化和研究微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部場分布的工具。分析器現(xiàn)在還可以分析2D周期性結(jié)構(gòu)。
元件內(nèi)部場分析儀：FMM
這個例子演示了如何計算1D或2D周期性微米或納米結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電磁場分布
