Veri-tabanlı özkip açılımı yöntemi ile yüksek hesaplama performanslı nanofotonik aygıt tasarımı

Silikon fotonik bileşenleri, çip üstü fotonik uygulamalar geliştikçe üstün optik metrikleri karşılayan hızlı tasarım prosedürleri gerektirir. Bu tezde, kompakt ayak izlerinde çeşitli düşük kayıplı dalga kılavuzları tasarlamak için oldukça verimli ve esnek bir yöntem tanıtılmaktadır. Önerilen veri odaklı özkip genişleme yöntemi, dalga kılavuzlarını basamaklı özkip saçılma matrisleri ve yayılma matrisleri olarak temsil eder. Bu yöntem, 3D-FDTD'ye göre fiziksel doğruluklar elde ederken, geleneksel yöntemlerden kat ve kat daha hızlı olan onlarca milisaniyede dalga kılavuzlarının optik tepkisini simüle etmek için elektromanyetik hesaplamalar gerçekleştirmek üzere paralel veri işleme yaklaşımlarını kullanır. Doğrusal olmayan optimizasyon algoritmalarıyla birleştirilen bu sistem, geniş bant genişliklerinde neredeyse kayıpsız son teknoloji işlemi gösteren adiabatik konikleştiriciler, güç bölücüler ve dalga kılavuzu geçişleri tasarlar. Bu cihazlar, 3D-FDTD simülasyonları ve deneysel ölçümleriyle birlikte, bu metodolojinin yeteneklerini ve hesaplama verimliliğini vurgulamaktadır. Şu anda geliştirilmekte olan birkaç fotonik tasarım problemi, uygulanabilirliğini daha da gösterecektir.