本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計算寬帶傳輸和光損耗,并使用S參數(shù)在INTERCONNECT中創(chuàng)建MMI的緊湊模型。
低損耗光耦合器和光分路器是基于Mach-Zehnder的光調(diào)制器的基本組件,是集成電路的關鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導處使用taper以確保輸入和輸出波導的模式與干涉區(qū)域之間的良好匹配,可以將損耗降至極低。EME求解器非常適合表征這些器件,本例中的器件針對TE模式進行了優(yōu)化,但該方法可以擴展到任何設計和極化。
使用EME運行一系列參數(shù)掃描以優(yōu)化MMI性能。
模式收斂掃描
確保每個單元格中的模式數(shù)量足以給出準確的結果,模式收斂掃描是確保仿真結果可靠的重要部分,應作為 EME 仿真文件初始設置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結果收斂于約15種模式,稍大的值用于確保模式數(shù)量足以滿足本示例中使用的其他掃描(如波長、纖芯長度和錐形寬度)。右圖為從field_profile監(jiān)視器獲得的電場強度。
波長掃描
EME是一種單頻求解器,參數(shù)掃描是獲得寬頻結果所必需的。將波長掃描設置為1.5~1.6 μm,具有100個波長點,按波長掃描。波長掃描選項卡返回S矩陣,然后可以根據(jù)S矩陣的S21元素計算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長掃描功能獲得的1.1 μm taper寬度的MMI傳輸與波長的函數(shù)關系 。
纖芯長度掃描
確定纖芯的上佳長度。涉及改變區(qū)域長度的掃描非常適合EME求解器,因為幾乎可以立即獲得結果,下圖顯示了作為纖芯長度函數(shù)的傳輸。從圖中可以看出,極大傳輸發(fā)生在~37 μm的纖芯長度處。
taper寬度掃描
確定taper區(qū)域的上佳寬度,在“Optimizations and Sweeps”窗口中,設置參數(shù)掃描任務,將結構組的寬度屬性掃描在0.4μm~1.1μm之間,并收集S矩陣。腳本文件用于運行此參數(shù)掃描并收集S矩陣結果。然后將從S矩陣的S21元素獲得的值平方,以提供通過兩個輸出端口的傳輸,結果繪制如下。