論文の概要: Accurate Modeling of Directional Couplers with Oxide Cladding: Bridging Simulation and Experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.02515v1
• Date: Tue, 04 Feb 2025 17:33:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-06 14:23:47.755575
• Title: Accurate Modeling of Directional Couplers with Oxide Cladding: Bridging Simulation and Experiment
• Title（参考訳）: 酸化物クラッドを用いた方向性カップラーの高精度モデリング:架橋シミュレーションと実験
• Authors: Yuval Warshavsky, Yehonathan Drori, Jonatan Piasetzky, Amit Rotem, Ofer Shapiro, Yaron Oz, Haim Suchowski,
• Abstract要約: シミュレーションと測定の相違が頻繁に観測される。 本研究は,酸化クラッドの密度変化が主な原因であることを示す。 特徴ギャップが小さくなるにつれて,クラッド密度の変動が性能に与える影響が判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6282171844772422
• License:
• Abstract: Directional couplers are a fundamental building block in integrated photonics, particularly in quantum applications and optimization-based design where precision is critical. Accurate functionality is crucial to ensure reliable operation within classical and quantum circuits. However, discrepancies between simulations and measurements are frequently observed. These inaccuracies can compromise the performance and scalability of integrated photonic systems, underscoring the critical need for advanced, precise simulation methods that bridge the gap between design and implementation. In this work, we show that this discrepancy can be mainly attributed to density changes in the oxide cladding. We conduct a systematic study involving experimental optical measurements, numerical simulations, and direct electron microscopy imaging to investigate this discrepancy in directional couplers. We find that the impact of cladding density variations on performance increases as feature gaps shrink. By incorporating these effects into our simulations using a novel and physically motivated Effective Trench Medium Model (ETMM), we achieve highly accurate reproduction of experimental measurements. We quantify the effects of cladding density variations on the SU(2) symmetry parameters that govern light propagation in directional couplers. This insight is crucial for advancing the precision of compact device fabrication, enabling reliable simulation of photonic integrated devices.
• Abstract（参考訳）: 指向性カプラ(Directional couplers)は、特に量子アプリケーションや精度が重要となる最適化に基づく設計において、統合フォトニクスの基本的な構成要素である。 古典回路や量子回路の信頼性を確保するためには、正確な機能が不可欠である。 しかし、シミュレーションと測定の相違が頻繁に観測されている。 これらの不正確さは、統合フォトニックシステムの性能とスケーラビリティを損なう可能性があり、設計と実装のギャップを埋める高度な精密なシミュレーション手法の必要性を浮き彫りにしている。 本研究は,酸化クラッドの密度変化が主な原因であることを示す。 実験的な光学的計測,数値シミュレーション,直接電子顕微鏡画像などを含む系統的な研究を行い,指向性カプラのこの相違について検討する。 特徴ギャップが小さくなるにつれて,クラッド密度の変動が性能に与える影響が判明した。 これらの効果を,新しい物理的動機付け型エフェクト・トレンチ・ミディアム・モデル(ETMM)を用いてシミュレーションに組み込むことにより,実験結果の高精度な再現を実現する。 指向性カプラにおける光伝搬を規定するSU(2)対称性パラメータに対するクラディング密度変動の影響を定量化する。 この知見は、小型デバイス製造の精度向上に不可欠であり、フォトニック集積デバイスの信頼性の高いシミュレーションを可能にする。

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