专栏首页硅光技术分享MMI的两个小问题

MMI的两个小问题

这篇笔记主要借助FDTD仿真,回答下微信群一位朋友的两个问题。

1. 当MMI_1x2作为合束器使用时,从其中一个端口输入时,为什么会有3dB的损耗?

2. 当光从两个端口输入,相位相差pi时,输出端口的能量是0,那么消失的光强去哪里了?

理论上,MMI_1x2的转移矩阵为,

1)当光从某一个端口输入时,输出电场为

光强变为0.5。

2)当光从两个端口同时输入,且相位差为0, 输出电场为,

光强为1。

3)当光从两个端口同时输入,且相位差为pi, 输出电场为,

光强变为0。

针对上述三种情况,小豆芽分别做了FDTD仿真,三种情况的仿真图案如下图所示,

a) 单端口输入,

部分光强散射到衬底中。

b) 两端口同相输入

c) 两端口反相输入

从上图可以看出,输入端口处的能量为0, a)部分光场在多模波导区域发生了干涉,形成了驻波 b)部分光场散射到衬底中

从MMI的多模干涉理论角度理解上述的仿真结果(多模干涉器(MMI)),

1)对于两端口反相输入的情况,多模波导区域的不同阶波导模式不满足自成像条件(self-imaging),各个模式的相位无法同相,因此在输出端口处得不到自成像,高阶模式会散射到衬底中。另外由于在硅的高折射率对比度,在MMI区域的两侧相当于形成了两个高反镜面,光场可以在两个面之间来回振荡,形成干涉条纹,如下图所示,

2) 单个端口输入时,

此时可以将输入光场分解为对称模和反对称模的叠加,对称模对应两端口同相输入的情况,反对称模对应两端口反相输入的情况。根据前面的讨论,同向输入时光强100%达到输出端口,反相输入时输出端口光强为0。因此整体上,有一半的能量被损失掉,导致了3dB的损耗。

另外一个仿真的小trick,因为FDTD只支持单个port输入的情况,上述(2)(3)情况仿真的时候,输入端面选取了离MMI左端面比较近的位置,这样可以选取合适的激发模式。

经过以上的仿真与分析,小豆芽自己也对MMI的理解加深了许多。没有无缘无故的爱恨,能量也不会凭空消失。MMI作为合束器使用时,是有相位要求的,并不是随便两束光就可以在一起的。

文章中如果有任何错误和不严谨之处,还望大家不吝指出,欢迎大家留言讨论。也欢迎大家向我提问哈,小豆芽会尽自己的能力给出解释。

本文分享自微信公众号 - 光学小豆芽(photonwalker),作者:光学小豆芽

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-09-20

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • 三大EDA巨头在光芯片领域的努力

    最近因为华为遭美国制裁,芯片领域得到了社会广泛的关注,这两天的媒体舆论开始关注EDA软件。今天和COO聊起EDA软件,问起来为啥你们光芯片不搞EDA。借此机会,...

    光学小豆芽
  • 片上光开关

    光开关(optical switch)的主要作用是在光网络节点处实现光信号的通断,或者信号在不同链路的切换,如下图所示。Switch本身就有切换的意思,但是翻译...

    光学小豆芽
  • 光芯片中的分束器

    这一篇笔记聊一聊集成光路中的重要基本单元——光分束器。顾名思义,光分束器,就是将光场以一定比例分开至不同的路径中。常用的片上光分束器有三种类型,即Y型分束器、M...

    光学小豆芽
  • MAC OS X下VirtualBox端口转发失败问题

    VirtualBox Network:NAT

    雷大亨
  • 测试开发进阶(二十一)

    访问:http://127.0.0.1:8000/index/?a=1&b=2&a=3

    zx钟
  • Kotlin和Flutter,我全都要!

    说到Android开发领域,现在最火的话题莫过于Kotlin和Flutter。从百度搜索指数也可以看到I/O大会之后,这两个关键词搜索热度直线上升。

    bennyhuo
  • 「docker实战篇」python的docker爬虫技术-mitmproxy之安卓模拟器mitmdump(11)

    IT故事会
  • 谷歌翻译区分性别,进一步减少AI偏见

    谷歌正在努力减少翻译中的性别偏见,从本周开始,用户获得的翻译将女性和男性区分开来,例如,土耳其语中的“o bir doktor”翻译成英语,会分为“她是医生”和...

    AiTechYun
  • MSP430F5529LP IIC与OLED的HELLOWRLD

    简单理解下什么是IIC I2C(Inter-Integrated Circuit BUS) 集成电路总线,该总线由NXP(原PHILIPS)公司设计,多用于主...

    Pulsar-V

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券