Fuafuaga o le matagaluega tu'ufa'atasi photonic

Fuafuaga ofotonikamatagaluega tu'ufa'atasi

Matāgaluega tu'ufa'atasia Photonic(PIC) e masani ona mamanuina i le fesoasoani a tusitusiga fa'amatematika ona o le taua o le umi o le ala i interferometers po'o isi fa'aoga e ma'ale'ale i le umi o le ala.PICe gaosia e ala i le teuteuina o ni vaega se tele (e masani lava 10 i le 30) i luga o se wafer, lea e aofia ai le tele o foliga polygonal, e masani ona faʻatusalia i le faatulagaga GDSII. Aʻo leʻi auina atu le faila i le kamupani gaosi oloa photomask, e matua manaʻomia lava le mafai ona faʻataʻitaʻi le PIC e faʻamaonia ai le saʻo o le mamanu. O le faʻataʻitaʻiga e vaevaeina i ni vaega se tele: o le tulaga maualalo o le faʻataʻitaʻiga electromagnetic (EM) e tolu-dimensional, lea e faia ai le faʻataʻitaʻiga i le tulaga sub-wavelength, e ui lava o fegalegaleaiga i le va o atoms i totonu o le meafaitino e taulimaina i le fua macroscopic. O metotia masani e aofia ai le tolu-dimensional finite-difference Time-domain (3D FDTD) ma le eigenmode expansion (EME). O nei metotia e sili ona saʻo, ae e le aoga mo le taimi atoa o le faʻataʻitaʻiga PIC. O le isi tulaga o le 2.5-dimensional EM simulation, e pei o le finite-difference beam propagation (FD-BPM). O nei metotia e sili atu le vave, ae e faʻaleagaina ai nisi o le saʻo ma e naʻo le faʻatautaia o le paraxial propagation ma e le mafai ona faʻaaogaina e faʻataʻitaʻi ai resonators, mo se faʻataʻitaʻiga. O le isi la'asaga o le 2D EM simulation, e pei o le 2D FDTD ma le 2D BPM. E vave fo'i nei mea, ae e fa'atapula'aina a latou galuega, e pei o le le mafai ona latou fa'ata'ita'i ni polarization rotators. O le isi la'asaga o le transmission ma/po'o le scattering matrix simulation. O vaega tetele ta'itasi e fa'aitiitia i se vaega e iai le input ma le output, ma o le waveguide feso'ota'i e fa'aitiitia i se phase shift ma le attenuation element. O nei simulations e matua vave lava. O le output signal e maua e ala i le fa'ateleina o le transmission matrix i le input signal. O le scattering matrix (o ona elemene e ta'ua o S-parameters) e fa'ateleina ai input ma output signals i le tasi itu e su'e ai input ma output signals i le isi itu o le component. O le mea moni, o le scattering matrix o lo'o i ai le reflection i totonu o le element. O le scattering matrix e masani ona fa'aluaina le tele nai lo le transmission matrix i itu ta'itasi. I se aotelega, mai le 3D EM i le transmission/scattering matrix simulation, o vaega ta'itasi o le simulation e tu'uina atu ai se fefa'ataua'iga i le va o le saoasaoa ma le sa'o, ma e filifili e le au mamanu le tulaga sa'o o le simulation mo o latou mana'oga fa'apitoa e fa'aleleia atili ai le fa'agasologa o le fa'amaoniaina o le mamanu.

Peita’i, o le fa’alagolago i le fa’ata’ita’iga eletise o nisi elemene ma le fa’aaogaina o se matrix fa’asalalau/fa’aliliuga e fa’ata’ita’i ai le PIC atoa e le fa’amaonia ai se mamanu sa’o atoatoa i luma o le flow plate. Mo se fa’ata’ita’iga, o le sese o le fuafuaina o le umi o ala, o waveguides multimode e le mafai ona taofia lelei ai le maualuga o le fa’atonuga, po’o waveguides e lua e matua vavalalata le tasi i le isi e mafua ai fa’afitauli fa’afuase’i o le fa’apipi’iina e ono le iloa i le taimi o le fa’ata’ita’iga. O le mea lea, e ui lava o meafaigaluega fa’ata’ita’iga fa’apitoa e maua ai le malosi o le fa’amaoniaina o le mamanu, ae e mana’omia pea le maualuga o le mataala ma le siakiina ma le fa’aeteete e le tagata mamanu, fa’atasi ai ma le poto masani fa’atino ma le malamalama fa’apitoa, e fa’amautinoa ai le sa’o ma le fa’atuatuaina o le mamanu ma fa’aitiitia ai le lamatiaga o le flow sheet.

O se metotia e ta'ua o le sparse FDTD e mafai ai ona fa'atinoina sa'o fa'ata'ita'iga 3D ma le 2D FDTD i luga o se mamanu PIC atoa e fa'amaonia ai le mamanu. E ui e faigata mo so'o se meafaigaluega fa'ata'ita'iga eletise ona fa'ata'ita'i se PIC tele tele, ae o le sparse FDTD e mafai ona fa'ata'ita'i se vaega tele i le lotoifale. I le 3D FDTD masani, e amata le fa'ata'ita'iga i le fa'alauiloaina o vaega e ono o le fanua eletise i totonu o se voluma fa'apitoa. A'o fa'agasolo le taimi, e fuafuaina le vaega fou o le fanua i le voluma, ma isi mea fa'apena. O la'asaga ta'itasi e mana'omia ai le tele o fa'ata'ita'iga, o lea e umi ai le taimi. I le sparse 3D FDTD, nai lo le fuafuaina i la'asaga ta'itasi i vaega ta'itasi o le voluma, o lo'o tausia se lisi o vaega o le fanua e mafai ona fetaui ma se voluma tele ma fuafuaina mo na vaega. I la'asaga ta'itasi, e fa'aopoopoina ai vaega e lata ane i vaega o le fanua, a'o fa'aitiitia vaega o le fanua i lalo ifo o se tulaga fa'apitoa o le malosi. Mo nisi fausaga, o lenei fa'ata'ita'iga e mafai ona vave tele atu nai lo le 3D FDTD masani. Peita'i, o FDTDS e seasea ona fa'aalia e le lelei pe a feagai ma fausaga fa'asalalau ona o lenei fanua taimi e tele naua le salalau, ma iu ai i ni lisi e umi tele ma faigata ona pulea. O lo'o fa'aalia i le Ata 1 se fa'ata'ita'iga o le ata o se fa'ata'ita'iga 3D FDTD e tutusa ma se polarization beam splitter (PBS).

Ata 1: O taunuuga o le fa'ata'ita'iga mai le 3D sparse FDTD. (A) o se vaaiga pito i luga o le fausaga o lo'o fa'ata'ita'iina, o se fa'asologa fa'asolosolo. (B) O lo'o fa'aalia ai se ata o se fa'ata'ita'iga e fa'aaoga ai le quasi-TE excitation. O ata e lua o lo'o i luga o lo'o fa'aalia ai le vaaiga pito i luga o fa'ailoilo quasi-TE ma quasi-TM, ma o ata e lua o lo'o i lalo o lo'o fa'aalia ai le vaaiga fa'alava tutusa. (C) O lo'o fa'aalia ai se ata o se fa'ata'ita'iga e fa'aaoga ai le quasi-TM excitation.