光柵耦合器仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
光柵耦合器仿真的視頻教程
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(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(jì)算反應(yīng)器內(nèi)部組分隨時(shí)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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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(jì)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(shí)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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光柵耦合器仿真的實(shí)例教程
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(jì)，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(gè)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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 而對于微透鏡成像系統(tǒng)，可通過粒子群優(yōu)化（PSO）進(jìn)行優(yōu)化，包括微透鏡的長度D<sub>l</sub>、高度h以及微透鏡的中心與變跡光柵的中心之間的距離l<sub>x</sub>。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/d8025fd3e3d040aaac76aaa983967bc3"></p><p>圖3 微透鏡輔助的垂直光柵耦合器的參數(shù)示意圖</p><p>圖4顯示了仿真結(jié)果，優(yōu)化后ML-VGC的電場如圖4（a）所示。很明顯，垂直入射光在通過透鏡后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并以適當(dāng)?shù)娜肷浣?em>耦合到光柵中。圖4（b）比較了裸光柵耦合器、SiO<sub>2</sub>覆蓋的光柵耦合器以及ML-VGC的耦合效率。結(jié)果顯示，裸光柵耦合器在1550nm處的峰值耦合效率為?5.78dB；而SiO<sub>2</sub>覆蓋的光柵耦合器中心波長偏移至1560nm；通過微透鏡輔助角度控制的ML-VGC的性能提高到-3.06dB。此外，圖4（c）和圖4（d）展示了透鏡位置偏差和高度偏差對耦合效率的影響。對于高達(dá)±500nm的位置誤差，耦合器的中心波長偏移約±2.5nm，CE波動小于0.3dB；當(dāng)制作的微透鏡的高度偏差達(dá)到±500nm時(shí)，耦合器的中心波長漂移約±5nm，CE起伏小于0.1dB。仿真結(jié)果表明，ML-VGC在對制造誤差具有較高容限的同時(shí)，有效地提高了耦合性能。
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(gè)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(jì)：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(shí)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 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(gè)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(jì)：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(jì)一個(gè)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(jì)一個(gè) 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(jì)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(gè)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(gè)參數(shù)的暴力 3-D 優(yōu)化非常耗時(shí)，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€(gè)幾何參數(shù)。設(shè)計(jì)工作流程包括四個(gè)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)提取：運(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。
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光柵耦合器仿真的最新內(nèi)容
【Lumerical系列】無源器件-端面耦合器3丨仿真流程3個(gè)月前
本期是Lumerical系列中無源器件專題-端面耦合器第三期。本期主要展示從設(shè)計(jì)端面耦合器，到參數(shù)優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)模式的最大耦合效率，最后利用端面耦合器的S參數(shù)在INTERCONNECT中生成緊湊模型的整個(gè)流程。
引言
集成光子芯片中光的輸入和輸出有兩種常用方法，即通過光柵耦合器或端面耦合器。雖然光柵耦合器為從芯片上的任何位置輸入和輸出光提供了一種非破壞性解決方案，但由于光柵耦合器的色散工作原理
用于光子集成電路的集成微透鏡和光柵耦合器4個(gè)月前
本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導(dǎo)耦合系統(tǒng)的多尺度仿真工作流程。光與光柵耦合器在微觀上的相互作用使用 Ansys Lumerical 進(jìn)行仿真，而 Ansys Zemax OpticStudio 則用于宏觀傳播和公差分析。此示例的工作流由四個(gè)步驟組成。前兩個(gè)步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個(gè)步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。分析了兩個(gè)方向?qū)ο到y(tǒng)損耗的貢獻(xiàn)
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(jì)，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(gè)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
在光通信、數(shù)據(jù)中心和人工智能等領(lǐng)域，硅光子技術(shù)憑借其高集成度、低成本和CMOS工藝兼容性，正成為下一代光互聯(lián)的核心驅(qū)動力。然而，光纖與硅光子芯片的高效耦合一直是技術(shù)難點(diǎn)——尤其是如何在實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)兼容偏振分集。近日，一項(xiàng)發(fā)表在《IEEE PHOTONICS JOURNAL》的研究提出了一種基于多極輻射模式增強(qiáng)的雙層二維光柵耦合器 ，為硅光子器件的規(guī)模化應(yīng)用提供了新思路。本文將從技術(shù)背景、設(shè)計(jì)原理
用于光波導(dǎo)耦合光柵評估的自定義探測器4個(gè)月前
生成一個(gè)自定義探測器來計(jì)算一維周期結(jié)構(gòu)的衍射效率，這是一個(gè)用戶定義范圍內(nèi)入射方向的函數(shù)。根據(jù)效率，可以在定義的視場內(nèi)評估衍射效率的平均值和對比度，并且可以用于定義優(yōu)化函數(shù)以便進(jìn)行可能的參數(shù)優(yōu)化。
摘要
摘要
生成一個(gè)自定義探測器來計(jì)算一維周期結(jié)構(gòu)的衍射效率，這是一個(gè)用戶定義范圍內(nèi)入射方向的函數(shù)。根據(jù)效率，可以在定義的視場內(nèi)評估衍射效率的平均值和對比度，并且可以用于定義優(yōu)化函數(shù)以便進(jìn)行可能的參數(shù)優(yōu)化。
建模任務(wù)
OptiFDTD應(yīng)用：光柵耦合器9個(gè)月前
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。
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高耦合效率設(shè)計(jì)：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
OptiFDTD應(yīng)用：光柵耦合器9個(gè)月前
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(gè)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(jì)：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
附件下載
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說明
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。
綜述
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
微制動器-電熱耦合仿真.sim
本文是通過starccm軟件來復(fù)現(xiàn)comsol中的微執(zhí)行器案例，進(jìn)行電熱耦合分析。相應(yīng)的模型圖如下
對應(yīng)的電邊界條件：
熱邊界條件：
starccm實(shí)現(xiàn)
幾何：
