Lentes guía de onda basadas en mosaico diseñadas por el método adjunto basado en el esquema de elementos finitos

Área de la Ciencia:

• La fotónica integrada es una tecnología
• Las ópticas de guía de onda son ópticas de guía de onda.
• Las aplicaciones de los metamateriales.

Sus antecedentes:

• Las lentes guía de ondas son cruciales para manipular la luz en circuitos fotónicos integrados.
• El diseño de estructuras de guía de ondas complejas, especialmente para escenarios multipuerto y multimodo, presenta desafíos significativos.
• Los métodos existentes pueden tener dificultades para optimizar las distribuciones del índice de refracción para un control eficiente de la luz.

Objetivo del estudio:

• Proponer y demostrar experimentalmente nuevas lentes guías de onda utilizando una estructura de mosaico.
• Para mostrar la eficacia del método adjunto basado en el método de elementos finitos (AM-FEM) para el diseño de estos dispositivos ópticos complejos.
• Para presentar la primera demostración de lentes guía de onda multimodo con características de rendimiento específicas.

Principales métodos:

• Diseño de lentes guía de onda utilizando un método adjunto basado en el método de elementos finitos (AM-FEM).
• Fabricación y validación experimental de divisores de potencia 1x2 diseñados y lentes guía de onda de modo único.
• Caracterización de lentes guía de onda multimodo para pérdidas y dependencia de longitud de onda.

Principales resultados:

• Diseño exitoso y demostración experimental de lentes de guía de onda de mosaico.
• AM-FEM demostró ser eficaz para el cálculo del gradiente en la distribución del índice de refracción, en particular para los problemas multipuerto/multi-modo.
• Las lentes de modo único alinearon los frentes de onda de luz para propagación en regiones de losas no confinadas.
• Las nuevas lentes guía de onda multimodo exhibieron baja pérdida y casi independencia de longitud de onda.
• Los resultados experimentales coincidían estrechamente con las predicciones teóricas.

Conclusiones:

• Las lentes de guía de onda mosaico diseñadas con AM-FEM ofrecen una solución viable para el control avanzado del frente de onda.
• El enfoque AM-FEM demostrado es muy adecuado para el diseño de dispositivos fotónicos complejos.
• Estas lentes guía de onda tienen potencial para diversas aplicaciones que requieren una manipulación precisa de la luz en sistemas integrados.