太赫兹拓波导的反向优化设计,以实现芯片内通信

科学领域:

• 光学和光学工程的光学和光学工程.
• 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
• 计算电磁学的计算.

背景情况:

• 拓波导提供了强大的低损失信号传输.
• 谷 photonic 晶体为波导设计提供独特的拓性质.
• 特拉赫兹 (THz) 芯片内通信需要高带宽和低损耗.

研究的目的:

• 为太赫兹拓波导开发一个反向设计框架.
• 优化波导结构,以提高芯片内通信性能.
• 建立波导结构和通信指标 (如比特错误率 (BER) 和带宽) 之间的直接联系.

主要方法:

• 利用谷 photonic 晶体进行拓波导构造.
• 训练了一个深度神经网络 (DNN) 来从结构参数中高精度预测波导性能.
• 集成的DNN与太赫兹芯片上的通信链接,以建立前进的设计流.
• 应用粒子群集优化 (PSO) 用于反向优化波导结构.

主要成果:

• 在30,000个时代后,DNN预测误差低至10-6.5.
• 建立了一个前进的设计流程映射波导结构到通信性能 (BER,带宽).
• 确定了两个太赫兹通信窗口 (约0.28 THz和0.31 THz),支持低BER 3.33-Gbps通信,带宽分别为14.81 GHz和13.67 GHz.
• 经过证明的优化满足了低于10-3的BER值.

结论:

• 拟议的框架允许"按需"反向设计太赫兹拓波导.
• 提供了一种高效和方便的方法,用于智能优化THz芯片上通信波导.
• 促进了高级通信应用的高性能特拉赫兹集成电路的实现.