[发明专利]一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法及系统，该方法包括：根据预设工艺容差和相位匹配条件，获取待优化光模分复用器的波导初始参数，波导初始参数包括初始上侧波导宽度和初始下侧波导宽度；基于初始上侧波导宽度、初始下侧波导宽度和预设取值范围，获取上侧波导宽度和下侧波导宽度的多组波导宽度组合，并根据多组波导宽度组合获取对应的耦合系数和下侧波导传播常数，以用于构建插值样本；根据锥形结构耦合模公式和所述插值样本，获取待优化光模分复用器的锥形非对称定向耦合器的耦合性能参数，并通过遗传算法对耦合性能参数进行处理，得到最优耦合性能参数。本发明实施例使得光模分复用器的工艺容差特性得到提高。

技术领域

本发明涉及光电子集成技术领域，尤其涉及一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法及系统。

背景技术

光模分复用器是集成光互连系统中的重要元件之一，为提升单链路容量提供了新的维度。目前片上系统的光模分复用器主要使用多模干涉结构、Y分支结构、非对称定向耦合器结构或微环结构等实现，其中，基于非对称定向耦合器的模分复用器具有结构简单和设计方便等特点。

然而，现有基于非对称定向耦合器(Asymmetric Directional Coupler)的模分复用器，对于波导宽度非常敏感，其制造精度要求较高，由于工艺制造与设计尺寸之间存在偏差，可通过引入锥形结构来改善这种器件的工艺容差特性，使得锥形结构中相位失配较小的部分实现较高效率的耦合，而在其他相位失配较大的区域耦合效率较低，从而保证器件工作性能优越。

目前针对锥形结构的设计参数选取往往停留在经验层面，还没有一种较好的锥形结构参数优化方法。因此，现在亟需一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法及系统来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于光模分复用器的锥形结构参数优化方法，包括：

根据预设工艺容差和相位匹配条件，获取待优化光模分复用器的波导初始参数，所述波导初始参数包括待优化光模复用器的初始上侧波导宽度和初始下侧波导宽度；

基于所述初始上侧波导宽度、所述初始下侧波导宽度和预设取值范围，获取上侧波导宽度和下侧波导宽度的多组波导宽度组合，并根据多组波导宽度组合获取对应的耦合系数和下侧波导传播常数，以用于构建插值样本；

根据锥形结构耦合模公式和所述插值样本，获取所述待优化光模分复用器的锥形非对称定向耦合器的耦合性能参数，并通过遗传算法对所述耦合性能参数进行处理，得到最优耦合性能参数。

进一步地，所述最优耦合性能参数包括锥形非对称定向耦合器的渐变波导始端最佳宽度、渐变波导末端最佳宽度和最佳耦合长度；

进一步地，在所述根据锥形结构耦合模公式和所述插值样本，获取所述待优化光模分复用器的锥形非对称定向耦合器的耦合性能参数，并通过遗传算法对所述耦合性能参数进行处理，得到最优耦合性能参数之后，所述方法还包括：

根据所述最优耦合性能参数，对所述待优化光模分复用器进行优化，得到基于锥形非对称定向耦合器的光模分复用器。

进一步地，所述锥形结构耦合模公式为：

其中，A表示上侧波导的振幅常数，κ表示耦合系数，B表示下侧波导的振幅常数，β₁表示上侧波导模场的传播常数，β₂表示下侧波导模场的传播常数。

进一步地，所述基于所述初始上侧波导宽度、初始下侧波导宽度和预设取值范围，获取上侧波导宽度和下侧波导宽度的多组波导宽度组合，并根据多组波导宽度组合获取对应的耦合系数和下侧波导传播常数，以用于构建插值样本，包括：