Tunable on-chip mode converter enabled by inverse design

电子工程 解复用器 多路复用 计算机科学 设计流量 布线(电子设计自动化) 模式(计算机接口) 材料科学 光电子学 工程类 多路复用器 操作系统
作者
Hongyin Zhou,Kun Liao,Zhaoxian Su,Tianhao Li,Guangzhou Geng,Junjie Li,Yongtian Wang,Xiaoyong Hu,Lingling Huang
出处
期刊:Nanophotonics [De Gruyter]
卷期号:12 (6): 1105-1114 被引量:22
标识
DOI:10.1515/nanoph-2022-0638
摘要

Abstract Tunable mode converter is a key component of channel switching and routing for optical communication system by adopting mode-division multiplexing. Traditional mode converter hardly implements high-order mode conversion and dynamic tunability simultaneously. In this study, we design a tunable mode converter filled with liquid crystal, which can convert fundamental mode into multiple high-order modes (TE 0 , TE 1 , and TE 2 ) with a good performance and low intrinsic loss. For this multiple-objective task, we propose an inverse design framework based on the adjoint method. To experimentally prove our design, a tunable mode converter filled with air or water and a mode demultiplexer are fabricated to implement dynamic routing. The experimental results agree well with the simulation and reveal the crosstalk only around −7 dB. With its performance and efficiency, our proposed design flow can be a powerful tool for multifunction device design.
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