High-Efficiency Metamaterial-Engineered Grating Couplers for Silicon Nitride Photonics
Notice bibliographique
Résumé
Silicon nitride (Si3N4) is an ideal candidate for the development of low-loss photonic integrated circuits. However, efficient light coupling between standard optical fibers and Si3N4 chips remains a significant challenge. For vertical grating couplers, the lower index contrast yields a weak grating strength, which translates to long diffractive structures, limiting the coupling performance. In response to the rise of hybrid photonic platforms, the adoption of multi-layer grating arrangements has emerged as a promising strategy to enhance the performance of Si3N4 couplers. In this work, we present the design of high-efficiency surface grating couplers for the Si3N4 platform with an amorphous silicon (α-Si) overlay. The surface grating, fully formed in an α-Si waveguide layer, utilizes subwavelength grating (SWG)-engineered metamaterials, enabling simple realization through single-step patterning. This not only provides an extra degree of freedom for controlling the fiber–chip coupling but also facilitates portability to existing foundry fabrication processes. Using rigorous three-dimensional (3D) finite-difference time-domain (FDTD) simulations, a metamaterial-engineered grating coupler is designed with a coupling efficiency of −1.7 dB at an operating wavelength of 1.31 µm, with a 1 dB bandwidth of 31 nm. Our proposed design presents a novel approach to developing high-efficiency fiber–chip interfaces for the silicon nitride integration platform for a wide range of applications, including datacom and quantum photonics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».