Low-loss grating coupler based on inter-layer mode interference in a hybrid silicon nitride platform
Notice bibliographique
Résumé
Surface grating couplers are an important component for interfacing photonic integrated circuits with optical fibers. However, conventional coupler designs typically provide limited performance due to low directionality and poor fiber-to-grating field overlap. The efficiency can be improved by using non-uniform grating structures at the expense of small critical dimensions complicating the fabrication process. While uniform gratings can alleviate this constraint, they produce an exponentially decaying near-field with the Gaussian fiber mode overlap limited to a theoretical maximum of 80%. In this work, we propose a uniform grating coupler that circumvents this field overlap limitation. This is achieved by leveraging inter-layer mode interference through a virtual directional coupler effect in a hybrid amorphous-silicon (α-Si) on silicon nitride (Si 3 N 4 ) platform. By optimizing the inter-layer gap and grating geometry, a near-Gaussian profile of the out-radiated beam is achieved, resulting in an unprecedented grating-to-fiber overlap of 96%. The full three-dimensional (3D) finite-difference time-domain (FDTD) simulations show a high directionality of 84% and a record coupling loss of −1.27 dB with a 1-dB bandwidth of 20 nm for the uniform grating coupler design. Our device is designed for a wavelength of 950 nm aimed for use in hybrid quantum photonic integrated circuits using III-V quantum dot single photon sources.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».