[发明专利]微纳光电子器件的优化方法及片上模分复用/解复用器

权利要求书

1.一种微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在仿真软件中建立基底以及配合使用的光通信波导，以光通信波导底平面为x-y平面，在x-y平面上设定一个设计区域，在设计区域内设置一个N顶点的初始多边形；

S2、以初始多边形为底、以设计高度为高，在仿真软件中确定一个多棱柱，多棱柱与光通信波导连接，多棱柱内填充待优化器件的材料，计算此时整个仿真模型的品质因数值；

S3、选择初始多边形的一个可移动顶点作为搜索点，改变此搜索点在x-y平面内的位置，每改变一次搜索点的位置，产生一个新的多边形形状，计算一次品质因数值；

S4、搜索使得品质因数值最优的搜索点的位置，确定此时使得品质因数值最优的多边形的形状；

S5、将搜索点的位置保持在使得品质因数值最优的位置，对下一个搜索点重复S3、S4的操作，所有的搜索点均搜索过一遍最优位置为一次迭代；

S6、重复迭代，直至达到设定的迭代次数或者整个仿真模型的品质因数值达成目标指标。

2.根据权利要求1所述的微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：

S41、记录下S3中搜索点在W个不同搜索位置时分别对应的品质因数值；

S42、对由这些搜索位置所连接的直线上的品质因数值的变化规律进行拟合；

S43、找出使得品质因数值最大的搜索位置A，再找出所有经过搜索位置A的函数中在搜索位置A处品质因数变化最快的函数，然后使搜索点从搜索位置A出发，向品质因数变优的方向，再随机前进一个距离至搜索位置B，计算出B对应的品质因数值；

S44、比较搜索位置A与搜索位置B对应的品质因数值，搜索点位置确定为品质因数值更优的位置；

S45、确定此时使得品质因数值最优的多边形的形状。

3.根据权利要求2所述的微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，所述步骤S42具体包括步骤：

一条直线由M个搜索位置连接而成，该直线上这M个位置之间品质因数值的变化规律由M-1次函数表示。

4.根据权利要求2所述的微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，所述步骤S45具体包括步骤：

将多边形的所有顶点依次连线，然后再首尾相连，因连线交叉而产生的多边形与其他多边形视作同一个多边形的不同部分。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，

所述光通信波导包括通讯总线和多个单模通道；所述品质因数值为每个单模通道的透过率之和。

6.根据权利要求5所述的微纳光电子器件的优化方法，其特征在于，

所述光通信波导的高度为220nm，所述单模通道为四个；

所述设计区域的尺寸为4.5μm×4.5μm，所述初始多边形为七十八边形，所述多棱柱的设计高度为220nm，多棱柱的填充材料为硅；

所述初始多边形包括十个固定顶点和六十八个可移动顶点，十个所述固定顶点分为五组，每组两个，分别用于连接通讯总线和四个单模通道，每个所述搜索点改变四次位置，改变位置每次移动50nm。

7.一种片上模分复用/解复用器，其特征在于，

包括基底和设于所述基底上的顶层硅结构，所述顶层硅结构包括光通信波导和用于模式分路复用/解复用的多棱柱器件，所述光通信波导包括通讯总线和多个单模通道，

每个所述单模通道输入的TE₀模式通过所述多棱柱器件分别转换为TE₀模式、TE₁模式、TE₂模式或TE₃模式中的一种，并从通讯总线输出；

所述通讯总线输入的TE₀模式、TE₁模式、TE₂模式或TE₃模式中的每种模式通过所述多棱柱器件转换为TE₀模式，分别从不同的所述单模通道输出。