[发明专利]一种绝热模式演化器的设计方法

说明书

本发明公开了一种绝热模式演化器的设计方法，先确定其中一个脊波导结构的顶层硅宽w_R，然后找另一个脊波导结构的顶层硅宽w_L的最佳值，具体通过依次改变w_L的值，计算最小反射率，并找到准确的w_L值。绝热模式演化器在垂直方向上分成顶层硅宽度变化部分和中部硅宽度变化部分，在水平方向上，对于顶层硅宽度变化部分Δw，初始波导宽度与最终波导宽度通过长度为L的直线相演化；对于中部硅宽度变化部分ΔW，初始波导宽度与最终波导宽度通过长度为L的直线相演化。通过本方法设计得到的器件更为紧凑，其结构简单、尺寸小、带宽大。这种紧凑的绝热模式演化器构成了光子集成电路的关键组件。

技术领域

本发明涉及一种绝热模式演化器的设计方法。

背景技术

绝热器件是光子集成回路中连接各种光学功能单元的“连接器”，在未来大规模光子集成芯片中具有重要的作用。绝热器件具有很宽的工作带宽和高的制造偏差容忍度，是光子集成回路的一个重要组成成分。为了实现更高集成度的目标，必须设计出超小尺寸的绝热器件。绝热模式演化器提供这些组件之间的连接，就像连接城市和城镇的高速公路。绝热模式演化器的主要功能是连接光子集成电路中的不同独立器件。绝热模式演化器的设计是光子集成电路中一个重要的研究方向，设计的目标是使“高速公路”的路程尽可能的短，实现器件的小型化，从而实现芯片的高集成度。

现有关于绝热器件的设计都是基于方程组的解析求解，通常比较复杂，不易于使用，需要一些假设和近似，导致设计准确性受到一定影响，很难用于复杂结构的设计，尤其是绝热模式演化器涉及到多个结构参数变化和优化问题。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种用来连接两个不同的脊波导结构的绝热模式演化器的设计方法，设计得到的器件更为紧凑。

技术方案：一种绝热模式演化器的设计方法，所述绝热模式演化器用于连接两个不同的脊波导结构，第一脊波导结构的顶层硅宽w_L、顶层硅厚h_L1、平板高h_L2；第二脊波导结构的顶层硅宽w_R、顶层硅厚h_R1、平板高h_R2；第一脊波导和第二脊波导平板宽度均为w₀，所述方法包括如下步骤：

步骤1：首先选定第二脊波导结构的顶层硅宽w_R，然后依次改变第一脊波导结构的宽w_L的值，通过EME模拟器计算直接连接两个脊波导结构方式下的传输效率，传输效率最大值对应的w_L值为第一脊波导结构的最佳宽度；

步骤2：绝热模式演化器的几何形状沿光束传播方向逐渐变化，在垂直所述平板方向上，绝热模式演化器分成顶层硅宽度变化部分Δw和中部硅宽度变化部分ΔW；