[发明专利]一种片上光功率分束器的设计方法

摘要

本发明提供了一种片上光功率分束器的设计方法，其包括以下步骤：确定器件的功能和器件的耦合区域；对耦合区域在X轴、Y轴的平面上进行网格划分成立方块，每个立方块有两种可能的状态：硅材料、空气；将所有的立方块都设定为硅材料，随机选择一个立方块，并转换该立方块的状态，计算出转换前后各输出端总能量以及不同输出端的分光比，如果转换后的输出端总能量提高且不同输出端的分光比更接近于目标分光比，那么保持这个立方块的状态；否则，这个立方块的状态翻转为原来的状态；随机选择下一个立方块，重复上述过程，直至得到满足确定的功能。本发明的方法可在任意半导体材料上实现任意分光比、多输出的自动化设计，方法简单，降低了设计周期。

主权项

1.一种片上光功率分束器的设计方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤S1：确定器件的功能和器件的耦合区域，所述功能为输出端数量n、各输出端的目标分光比；其中，所述器件为待设计的片上光功率分束器；步骤S2：其中，所述器件的载体的顶层硅厚度为a，对器件的耦合区域在X轴、Y轴的平面上进行网格划分，分成x*y个立方块，每个立方块的长和宽均为z，高度为a；其中，每个立方块有两种可选择的状态：一种是硅材料，一种是空气；步骤S3：首先将所有的立方块状态都设定为硅材料，计算出此状态各输出端总能量以及不同输出端的分光比；然后随机选择一个立方块，并转换该立方块的状态，利用有限时域差分法计算出各输出端总能量以及不同输出端的分光比，当各输出端总能量大于转换前的各输出端总能量，并且与转换前的各输出端的分光比相比，各相应的输出端的分光比都更接近于相应输出端的目标分光比，则保持这个立方块的状态，否则这个立方块变为转换前的状态；步骤S4：随机选择下一个立方块，对该随机选择的下一个立方块的状态进行转换，按照步骤S3的方法计算转换后的各输出端总能量以及不同输出端的分光比，并与转换前的各输出端总能量以及不同输出端的分光比进行比较，并判断该随机选择的下一个立方块的状态；重复步骤S4的过程，直至得到满足步骤S1确定的功能；步骤S3和S4中，按照式(1)的优质因子判断式进行判断，确定是否迭代：其中，E_i，j代表了第j次迭代的第i个输出端的传输效率，其中，0<i≤n；α为第i个输出端与第i‑1个输出端的目标分光比，ρ_j+1为收敛半径；如果本次状态转换后，各输出端的优质因子判断式均满足，那么保持这个立方块的状态，否则，这个立方块变为转换前的状态。