申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2022-03-29

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114815058B

主分类号：G02B6/125

分类号：G02B6/125;G02B27/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.08.16#实质审查的生效;2022.07.29#公开

摘要：本发明提供了一种多通道交叉波导的设计方法，包括设定初始结构步骤，再通过介电常数灰度优化步骤和介电常数二值化步骤对初始结构进行优化，得到器件的中间结构，最后通过直接二进制搜索对器件结构进一步优化步骤，得到器件的最终结构；本发明提供的多通道交叉波导的设计方法功能强大、可拓展性强，能设计出超紧凑、高性能的光子器件，器件的插入损耗远低于其他器件，并且有超小的尺寸的多通道交叉波导。

主权项：1.一种多通道交叉波导的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设定初始结构，初始结构包括衬底和设于衬底上的顶层硅，顶层硅包括设计区域和设于设计区域外周的多个输入波导和与输入波导对应的输出波导，将设计区域划分为x×y个像素点，背景介电常数εb和材料介电常数εm，每个像素的介电常数值ε取区间[εb，εm]中任何值；步骤二，介电常数灰度优化，求得当前情况下的全局梯度信息，需满足： 其中，设计区域中的每个像素点的介电常数ε为背景介电常数εb和材料介电常数εm之间的任何一个值，FOM为关于电场E和介电常数ε的函数，1式中的右边第一项由伴随法得到，需满足： 其中，Eadjε是伴随仿真得到的电场分布，Efwdε是前向仿真得到的电场分布，1式的右边第二项通过回溯FOM的定义方式求得，FOM＝∑Tij其中Tij代表从左边的输入波导i输入，右边的输出波导j输出的透过率，由此得到全局梯度信息，再根据梯度信息对ε进行调整即作为一次优化迭代，迭代到FOM值收敛；步骤三，介电常数二值化，通过投影将选取的介电常数ε二值化到εb或εm，进行一次投影操作后，再进行优化迭代，用来恢复由于二值化带来的性能退化；步骤四，直接二进制搜索对器件结构进一步优化，将像素点分别设为‘1’或‘0’，若FOM提升，则保留结构，若FOM不提升，则还原为原来的结构，一直迭代到算法结束。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 一种多通道交叉波导及设计方法

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