介紹
在高約束芯片上與亞微米波導(dǎo)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(dǎo)之間的緊湊模式轉(zhuǎn)換器。[2]
錐形耦合器可以是線性[1]或拋物線性[2]過渡。
選擇Silicon-on-insulator（SOI）技術(shù)作為納米錐和波導(dǎo)的平臺，因為它提供高折射率比，包括二氧化硅層作為光學(xué)緩沖器，并允許與集成電子電路兼容。[2]
[1] Jaime Cardenas, et al., “High Coupling Efficiency Etched Facet Tapers in Silicon Waveguides,” IEEE Phot. Tech. Lett. VOL. 26, NO. 23, 2380-2382 (2014)
[2] Vilson R. Almeida, et al., "Nanotaper for compact mode conversion," Opt. Lett. 28, 1302-1304 (2003);
3D FDTD仿真
要模擬的關(guān)鍵部件是來自參考文獻(xiàn)[1]的線性錐形硅波導(dǎo)（160 nm至500 nm寬度變化超過100 um長度，250 nm高度），它埋在二氧化硅波導(dǎo)中（注意：使用的尺寸減小了（1.5 umx1.5 umx105 um），以便達(dá)到更快的模擬時間）
為了精確模擬線性錐形硅波導(dǎo)，錐形的網(wǎng)格尺寸應(yīng)該要設(shè)置密度大一些，因此在這種情況下使用不均勻的網(wǎng)格。
光源在時域中設(shè)置為CW（ = 1.55 um），在空間域上設(shè)置為高斯橫向分布，并且位于二氧化硅波導(dǎo)的硅紙尖端。
注意：模擬時間應(yīng)足夠長，以確保穩(wěn)態(tài)結(jié)果
仿真結(jié)果
頂視圖展示了錐形硅波導(dǎo)的有效耦合。
底部視圖顯示了不同位置的模式轉(zhuǎn)換（左：25 um，中間：65 um，右：103 um）
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