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介紹 在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2]錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。

介紹在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2]錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。

介紹 在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1]耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2]錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2]錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。

介紹 在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1] 耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2] 錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2] 錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。

介紹 在高約束芯片上與亞微米波導上耦合光的兩種主要方法是光柵或錐形耦合器。[1] 耦合器由高折射率比材料組成，是基于具有納米尺寸尖端的短錐形。[2] 錐形耦合器實際上是光纖和亞微米波導之間的緊湊模式轉換器。[2] 錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。

在這篇文章中，我們深入探討了何為波導以及當今各種類型的波導的應用方式，其中重點介紹光學波導。什么是光學波導？光學波導以不同的光頻率（通常在紅外范圍內）進行光傳輸，通常用于路由或控制光信號。光通信所用的光纖，是最常見的光波導類型。光纖通常由硅玻璃制成，具有高折射率纖芯和低折射率包層，以便沿光纖引導光。平面光學波導則不怎么常見。

Baets，“用于光纖和納米光子波導之間耦合的光柵耦合器”，日本應用物理學雜志，第45卷，第8a期，第6071-6077頁，2006年。2、高級優(yōu)化 ：R. Marchetti，C. Lacava，A. Khokhar，X. Chen，I. Cristiani，D. J. Richardson，G. T. Reed，P. Petropoulos和P.

在硅光子技術快速發(fā)展的背景下，光纖與芯片波導的高效耦合始終是制約系統(tǒng)性能提升的關鍵瓶頸。

圖1.OptiFDTD中偏振分束器的俯視示意圖 圖2.偏振分束器耦合區(qū)及相關尺寸示意圖（其中 N=29 為耦合區(qū)中亞波長光柵單元數(shù)量；i=1,2,…,N） 采用表 3 所述的非均勻網格，僅在波導間隙（ωg）等小特征尺寸區(qū)域應用精細網格單元，實現(xiàn)計算效率的優(yōu)化。

偏振分束器的三維模型分為三個部分：輸入區(qū)、耦合區(qū)和分離區(qū)，所有區(qū)域均位于 SOI 平臺上（結構的幾何參數(shù)詳情見圖 1、圖 2 及表 2）。 2、仿真 基于絕緣體上硅（SOI）平臺，利用定向耦合器可實現(xiàn)緊湊且高效的偏振分束器（PBS）。本文對一種集成亞波長光柵（SWG）波導與槽型波導的偏振分束器進行了仿真[1]。

本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統(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步驟組成。前兩個步驟模擬了光從光柵耦合器傳播到光纖（“出”方向），而后兩個步驟模擬了光從光纖傳播到光柵耦合器（“入”方向）。

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部。總的來說，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換為光子波導中壓縮的導模。

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部。總的來說，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換為光子波導中壓縮的導模。

利用這些半徑制作一系列尺寸逐漸減小的光纖波導，材料在硅和空氣之間交替分配，中心區(qū)域為空氣。光纖波導通過 OptiFDTD 中的 VBScripting 腳本制作。 圖2.OptiFDTD中的菲涅爾透鏡設計 表 5：菲涅耳透鏡同心光纖的半徑。

（a）結構示意圖；（b）LP11b入射的光場圖；（c）LP01入射的光場圖偏振不敏感\(zhòng)硅基模斑轉換器為了實現(xiàn)石英光波導中的導模與硅光子波導中的TE0/TM0模之間的有效耦合，提出了一種雙能級多芯偏振不敏感SSC，如圖6所示。首先將條形硅光子波導演化為具有絕熱錐度的三芯波導，然后將三芯波導的三個芯逐漸分離，以實現(xiàn)與硅光波導中模式的最大空間重疊。

背景介紹隨著光芯片制造工藝中套刻技術的發(fā)展和三維波導制造工藝的不斷完善，多層波導的制造工藝需求逐步被滿足，目前越來越多的研究聚焦于高折射率、小截面尺寸的波導。其中 在光通信波段具有透明窗口和低溫度敏感性，且工藝與CMOS高度兼容，其在硅光體系中得到了廣泛的應用。

借助光柵耦合器和微透鏡，實現(xiàn)光從光纖向波導的傳播與耦合使用Lumerical亞波長模型插件對可變入射光的衍射反射進行仿真，并在Speos軟件中創(chuàng)建光譜錐光圖動畫超透鏡的設計和仿真仿真軟件可以顯示光如何穿過具有不同元原子布局和尺寸的超透鏡，然后導出用于制造的設計數(shù)據。這些仿真技術，可用于開發(fā)增強現(xiàn)實和緊湊型投影儀應用的透鏡。

首先將條形硅光子波導演化為具有絕熱錐度的三芯波導，然后將三芯波導的三個芯逐漸分離，以實現(xiàn)與硅光波導中模式的最大空間重疊。特別地，在SSC的每個芯的端部處引入角度蝕刻的雙層錐形，這有效地削弱了垂直方向上的模式限制，大大提高了TE0和TM0模式的耦合效率。

本期文章參考文獻[1]設計了一個基于絕緣體上硅（SOI）結構的端面耦合器，該耦合器能高效地將光耦合進/出傳統(tǒng)SMF-28光纖，工作中心波長為1550 nm，其結構示意圖如圖1所示。 圖1 （a）端面耦合器結構示意圖；（b）橫截面示意圖如上圖所示，該端面耦合器包含3個 層，且硅波導采用倒錐形結構，用于將光場擴展成更大的波導模式，使其與光纖模式更兼容。

附件下載聯(lián)系工作人員獲取附件本文介紹了一種用于光子集成電路光纖-波導耦合系統(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步驟組成。