功能扩展和基于CMA-ES的拓优化设计LSM-pass/LSE-stop SWG-NRD指导装置的THz应用程序的功能扩展和CMA-ES拓

科学领域:

• 太赫兹 (THz) 光子学和集成电路.
• 波导设计和电磁理论.
• 先进的材料和设备制造.

背景情况:

• 非辐射介电导体 (NRD) 对THz波集成电路至关重要.
• 亚波长格子NRD (SWG-NRD) 指导器可实现单模LSM₀₁传输,避免不需要的LSE₀₁模式.
• 现有的用于连接NRD和SWG-NRD导线的形合器遭受了相当大的长度和反射损失.

研究的目的:

• 为标准NRD和SWG-NRD指南开发一个最佳设计的连接合器.
• 为了显著减少合长度,同时抑制反射损失.
• 为了实现THz波集成电路所需的传输特性.

主要方法:

• 使用函数扩展方法进行拓最佳设计.
• 协差矩阵适应演化策略 (CMA-ES) 的优化.
• 设计和模拟LSM-pass/LSE-stop连接合器的设计和模拟.

主要成果:

• 优化合器将合长度缩短4.5至9倍,与现有的合器相比.
• 实现99%以上的单个LSM₀₁模式传输 (插入损耗<0.04 dB) 从0.85 THz到1.15 THz.
• 在SWG-NRD的高传输效率和宽带宽的功率分割器中证明了有效性.

结论:

• 提出的拓最佳设计技术有效地为NRD和SWG-NRD指南创建了紧的,低损耗的合器.
• 优化的合器对于提高THz波集成电路性能至关重要.
• 制造容忍度分析证实了设计的设备的实际可行性.