逆設計された断熱方向性カプラーと非対称Y分岐に基づいたモード非依存型光スイッチ

科学分野:

• フォトニクスおよび光通信
• 集積光学
• 導波路デバイス

背景:

• モード分割多重（MDM）は、光相互接続伝送容量を増強します。
• マルチモード光スイッチは、MDMシステムにおける動的な光ルーティングに不可欠です。
• 従来のスイッチは、モード不整合による効率の不均衡、狭い帯域幅、高い電力消費に悩まされています。

研究 の 目的:

• MDM向けのエネルギー効率が高くモード非依存型の光スイッチを提案および実証すること。
• 既存のマルチモード光スイッチの制限を克服すること。
• スケーラブルで高性能な光ネットワークアーキテクチャを可能にすること。

主な方法:

• デバイス製造のために効率的な逆設計方法を利用しました。
• 製造された光スイッチのパフォーマンスを実験的に実証しました。
• 特定の波長範囲にわたる消光比、クロストーク、スイッチング電力を特徴付けました。

主要な成果:

• E11モードで13.12dB、E21モードで13.06dBを超える消光比を達成しました。
• E11モードで-12.92dB、E21モードで-12.78dB未満のクロストークレベルを示しました。
• 広い波長範囲（1510-1570nm）で低いスイッチング電力消費量（< 10.75mW）を実証しました。

結論:

• 提案されたスイッチはエネルギー効率が高くモード非依存型であり、MDMシステムに最適です。
• 高パフォーマンスと低消費電力で動的な光ルーティングを可能にします。
• スケーラブルな光ネットワークアーキテクチャの開発をサポートします。