应用案例

在本案例中，我们针对二维Y分束器引入拓扑逆向设计（Topology Optimization）方法，直接在设计区域内对材料分布进行优化，允许算法在整个设计空间中自由探索，展示了拓扑逆向设计在光子器件结构生成与性能优化中的强大能力。

在本案例中，我们以一个 Y 分束器作为示例，如何通过参数化结构描述实现器件几何的自动优化。通过算法自动调整参数化几何的控制点，使设计过程更加高效，器件性能更加卓越。

威尔金森功率分配器是一种可用于功率分配的三端口器件，相比于普通T型功率分配器，它可以使所有端口的阻抗匹配，并且可以实现任意的分配功率。与电阻功率分配器相比，威尔金森功分器可以实现输出端口之间的隔离，端口的阻抗匹配时没有损耗，只有输入信号在输出端口产生的反射波会被电阻元件耗散。本案例建模仿真了Pozar中例7.2设计的均等分配（3 dB）威尔金森功分器。

光栅耦合器已成为硅基集成光路中至关重要的耦合器件，但如何解决光纤与光波导的耦合问题已成为一个重要研究课题。本案例中偏振分束的光栅耦合器能够同时实现偏振分束和光的高效耦合两大功能，它采用垂直光栅耦合的方式，可以直接集成在绝缘体上硅（SOI）平台上，是该问题的最佳解决方案之一。

多模干涉耦合器由输入波导、输出波导和多模干涉区三个部分构成。光场经由输入波导注入到多模干涉区后，多个模式间相长性干涉产生自镜像效应，沿导波的传播方向将周期性地产生输入场的一个或多个像。通过这个效应，该器件可以实现光的波分复用/解复用、功率分配、偏振分束等功能。

以Y型分束器为基本单元所构成的光功率分束器是集成光子系统中不可替代的器件，它可将光功率按预定的比例分配给两个或两个以上的输出设备。本案例中使用SimWorks光学有限差分解决方案仿真一个对称型Y分束器的插入损耗、传输功率以及S参数。