专题:硅光子器件
优化器件设计和分析内部物理机理,以提高硅光器件的性能和效率。

硅基光电子器件仿真专题

——基于MacondoNuwa TCAD仿真软件——

GMPT Co., Ltd.

Shanghai, China

2023-12

目录

  • 1 背景
  • 2 Macondo波动光学与电磁波仿真软件
    • 2.1 简介
    • 2.2 模型与算法
      • 2.2.1 材料折射率和空间折射率扰动模型
      • 2.2.2 材料折射率色散拟合模型
      • 2.2.3 时域有限差分(FDTD)3D求解器
      • 2.2.4 本征模式展开(EME)3D求解器
      • 2.2.5 模式求解(FDE)2D求解器
      • 2.2.6 总场散射场(TFSF)算法
      • 2.2.7 共形网格与非均匀网格算法
      • 2.2.8 模式光源注入模型
      • 2.2.9 边界条件模型
    • 2.3 输出
      • 2.3.1 基础电磁特性
        • 2.3.1.1 模式场分布
        • 2.3.1.2 有效折射率
        • 2.3.1.3 损耗
        • 2.3.1.4 偏振比
        • 2.3.1.5 介质折射率分布
        • 2.3.1.6 电磁场强度与坡印廷矢量
        • 2.3.1.7 透射率
        • 2.3.1.8 电磁场的传输特性
      • 2.3.2 模式光传输的特征参数
        • 2.3.2.1 光波导损耗
           弯曲损耗 耦合损耗 传输损耗 吸收损耗
        • 2.3.2.2 偏振分束与偏振旋转
           消光比 带宽
        • 2.3.2.3 多模传输
           光波导色散 耦合损耗 传输损耗 吸收损耗
        • 2.3.2.4 多模干涉耦合
           插入损耗 附加损耗 分光比 隔离度
        • 2.3.2.5 定向耦合
           耦合长度
        • 2.3.2.6 微环谐振
           透射率 自由光谱范围 品质因子 精细度
        • 2.3.2.7 光栅波导传输
           光谱响应 反射峰值功率 带宽 衍射谱 消光比 插入损耗
        • 2.3.2.8 亚波长光栅传输
           占空比
        • 2.3.2.9 倏逝场增强传输
           光场分布 耦合效率
        • 2.3.2.10 光子晶体波导传输
           光场分布
        • 2.3.2.11 电光调制
           相位漂移   光损耗
        • 2.3.2.12 光电探测
           光吸收功率 光生载流子速率 短路电流
  • 3 硅光子器件仿真
    • 3.1 与波长无关的定向耦合器(Directional Coupler)
    • 3.2 双直波导微环谐振器(Micro-Ring Resonator)
    • 3.3 1×2型多模干涉耦合器(Multi-Mode Interference Coupler)
    • 3.4 非对称偏振分束旋转器(Polarization Splitter-Rotator)
    • 3.5 亚波长波导偏振分束器(Polarization Beam Splitter)
    • 3.6 Mach Zehnder型电光调制器(Electro-Optical Modulator)
    • 3.7 锗-硅垂直光电探测器(Photodetector)
  • 4 总结
  • 5 参考文献