一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器制造技术

本申请实施例提供的一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器，所述路由器包括正方形器件主体、分布在器件主体一侧的长方形光源导入端口、分布在器件主体另一侧的长方形上光源导出端口和长方形下光源导出端口，其中：器件主体被二氧化硅覆盖，且内部均匀分布有多个区块；各区块的中心区域刻蚀有二氧化硅柱，各二氧化硅柱的刻蚀半径、以及模拟器件的加热情况基于遗传算法优化确定；光源导入端口，用于导入入射光源到器件主体内部；上光源导出端口能够在器件不加热的情况下，从入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，且，下光源导出端口能够在器件加热的情况下，从入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，从而实现可调谐的功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器


[0001]本申请涉及光通信
，具体而言，涉及一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器。

技术介绍

[0002]近些年来，光波长路由器是光通信和光信息处理系统中一个非常重要的器件，它是将一束包含多种不同波长的光信号按波长分开，并且按照不同通道输出的滤波器。随着光通信系统容量的不断扩大和光集成度的不断提高，对于波长信号分离设备集成化、小尺度的要求也越来越高，尤其是光波长路由器。然而，传统的光波长路由器的设计都是基于微环谐振器，这类器件虽然性能较好，但是器件的尺寸限制了芯片上密集集成的应用。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在基于提供一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器，可以在片上将遗传算法与热调谐相结合，能够实现在芯片上的密集集成应用。
[0004]本申请实施例还提供了一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器，其特征在于，所述路由器包括正方形器件主体1、分布在器件主体1一侧的长方形光源导入端口2、分布在器件主体1另一侧的长方形上光源导出端口3和长方形下光源导出端口4，其中：
[0005]所述器件主体1被二氧化硅覆盖，且内部均匀分布有多个区块5；
[0006]各区块5的中心区域刻蚀有二氧化硅柱，其中，各二氧化硅柱的刻蚀半径、以及模拟器件的加热情况基于遗传算法优化确定；
[0007]所述光源导入端口2，用于导入入射光源到器件主体1内部；
[0008]所述上光源导出端口3能够在器件未加热的情况下，从所述入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，且，所述下光源导出端口4能够在器件加热的情况下，从所述入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，从而实现可调谐的功能。
[0009]在其中一个实施例中，所述光源导入端口2、所述上光源导出端口3、以及所述下光源导出端口4的制作材料、宽度以及高度均保持一致；
[0010]所述光源导入端口2设于所述器件主体1的一侧，且其横向对称轴与所述器件主体1的横向对称轴重合；
[0011]所述上光源导出端口3、以及所述下光源导出端口4，上、下对称设于所述器件主体1的另一侧。
[0012]在其中一个实施例中，所述光源导入端口2、所述上光源导出端口3、以及所述下光源导出端口4的制作材料均为硅；
[0013]所述光源导入端口2、所述上光源导出端口3、以及所述下光源导出端口4的宽度均取值为500nm，且高度均取值为220nm。
[0014]在其中一个实施例中，所述器件主体1的宽度取值为3.6um，高度取值为220nm；
[0015]器件主体内部分布的每个区块均存在两种状态，包括对应未刻蚀的中间不打孔状
态、以及对应刻蚀二氧化硅柱的中间打孔状态。
[0016]在其中一个实施例中，各区块5内的二氧化硅柱的刻蚀半径的取值为0nm或45nm，且同层中，相邻二氧化硅柱的孔心间的间隔距离取值为120nm。
[0017]在其中一个实施例中，各二氧化硅柱的刻蚀半径、以及模拟器件的加热情况，基于遗传算法通过每个个体的适应度的计算、基于适应度进行优良个体的选择、个体的交叉遗传，得以优化确定。
[0018]在其中一个实施例中，所述基于遗传算法通过每个个体的适应度的计算、基于适应度进行优良个体的选择、个体的交叉遗传，包括：
[0019]将优化区域分成M*N的像素点，其中，每个像素点分别对应一个区块；
[0020]初步设定硅材料的折射率，以初步模拟硅材料的加热状态；
[0021]将像素点的刻蚀状态、以及硅材料的折射率作为变量，并以此构建多个初始种群；
[0022]针对所述多个初始种群中的每个种群，计算种群中每个个体的适应度，以及基于每个个体的适应度，进行优良个体的选择；
[0023]基于优良个体之间的交叉操作，遗传产生新一代种群。
[0024]在其中一个实施例中，所述多个初始种群中的每个种群均由M*N+1个个体组成，其中，前(M*N)个个体为优化区域内各像素点的刻蚀状态，最后一个个体为可选择的多种材料的折射率。
[0025]在其中一个实施例中，所述计算种群中每个个体的适应度，包括：
[0026]针对种群中每个个体，获取每个个体在未加热时经由上光源导出端口3输出光信号的第一透射率，以及在模拟加热时经由下光源导出端口4输出光信号的第二透射率；
[0027]基于相应第一透射率和相应第二透射率的求和结果，确定每个个体的适应度。
[0028]由上可知，本申请实施例提供的一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器，采用遗传算法，将物理问题转换为数学问题，其中将器件主体内各区块的刻蚀状态、以及硅材料的折射率作为变量，使用遗传算法，使得优化出来的器件可以在不加热的情况下从上光源导出端口导出相应波长的光信号，给器件加热后能够在下光源导出端口输出相应波长的光信号，实现可调谐的功能。相较于传统的正向设计，本申请提出的逆向设计方法，能够高效搜索到更大的参数空间，且在保证器件性能的同时也能够极大地缩小器件尺寸，提高了器件集成度。
[0029]本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1为本申请实施例提供的一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器的结构示意图；
[0032]图2为本申请实施例提供的一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器的结构解析示意图；
[0033]图3为基于逆向设计的光波长路由器优化完成后，上光源导出端口的输出、模拟加热时下光源导出端口的输出。
具体实施方式
[0034]下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]请参照图1，图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逆向算法的可调谐光波长路由器，其特征在于，所述路由器包括正方形器件主体(1)、分布在器件主体(1)一侧的长方形光源导入端口(2)、分布在器件主体(1)另一侧的长方形上光源导出端口(3)和长方形下光源导出端口(4)，其中：所述器件主体(1)被二氧化硅覆盖，且内部均匀分布有多个区块(5)；各区块(5)的中心区域刻蚀有二氧化硅柱，其中，各二氧化硅柱的刻蚀半径、以及模拟器件的加热情况基于遗传算法优化确定；所述光源导入端口(2)，用于导入入射光源到器件主体(1)内部；所述上光源导出端口(3)能够在器件未加热的情况下，从所述入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，且，所述下光源导出端口(4)能够在器件加热的情况下，从所述入射光源中分离、并导出相应波长的光信号，从而实现可调谐的功能。2.根据权利要求1所述的光波长路由器，其特征在于，所述光源导入端口(2)、所述上光源导出端口(3)、以及所述下光源导出端口(4)的制作材料、宽度以及高度均保持一致；所述光源导入端口(2)设于所述器件主体(1)的一侧，且其横向对称轴与所述器件主体(1)的横向对称轴重合；所述上光源导出端口(3)、以及所述下光源导出端口(4)，上、下对称设于所述器件主体(1)的另一侧。3.根据权利要求2所述的光波长路由器，其特征在于，所述光源导入端口(2)、所述上光源导出端口(3)、以及所述下光源导出端口(4)的制作材料均为硅；所述光源导入端口(2)、所述上光源导出端口(3)、以及所述下光源导出端口(4)的宽度均取值为500nm，且高度均取值为220nm。4.根据权利要求1所述的光波长路由器，其特征在于，所述器件主体(1)的宽度取值为3.6um，高度取值为220nm；器件主体内部分布的每个区块均存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力，张丽君，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：