MIM波导中基于多模干涉的交叉设计优化

本文主要探讨了一种基于多模干涉(MMI)结构的金属-绝缘体-金属(MIM)波导交叉连接器的设计与实现。MIM波导因其在光通信和微电子领域中的广泛应用而备受关注，因为它们具有低损耗、高集成度和多功能性等特点。传统的波导交叉通常会引入额外的信号干扰，导致信号质量下降，尤其是当多个模式在交叉区域混合时。 作者们提出的新型MMI波导交叉设计巧妙地利用了多模干涉现象。该交叉结构包含两个相互垂直的MMI波导，这两个波导被对称地连接到单模输入/输出波导上。通过这种方式，当光信号在MMI波导内部传播时，会在交叉中心和输出端形成单一的自我图像，这种现象有效地减少了模式之间的相互耦合，也就是所谓的交叉 talk。这意味着信号在传输过程中损失减少，信号保真度得到提升，从而提高了整体的带宽利用率或数据传输速率（即达到−1.8dB的吞吐量）。 研究者使用Comsol Multiphysics的有限元方法对这种MMI波导交叉的性能进行了详尽的数值仿真分析，确保了设计的可行性与优化效果。这种方法能够精确模拟复杂的电磁场分布，有助于工程师在实际应用中优化波导尺寸、材料参数和结构布局，以进一步增强信号稳定性并减小功率分配不均等现象。 这篇论文提供了一种创新的MIM波导交叉解决方案，它不仅解决了传统波导交叉的交叉 talk问题，还展示了其在提高数据传输效率方面的潜力，对于高性能光通信系统和集成光子学平台的未来发展具有重要意义。设计者们通过理论分析和数值模拟相结合的方式，展现了他们在这个领域的深入理解和专业技能，为未来的光电子器件设计提供了新的思路和方向。