01說明

本示例演示通過1×2端口多模干涉(MMI)耦合器計算寬帶傳輸和光損耗，并使用S參數在INTERCONNECT中創建MMI的緊湊模型。

02綜述

低損耗光耦合器和光分路器是基于Mach-Zehnder的光調制器的基本組件，是集成電路的關鍵組成部分。通過在輸入和輸出波導處使用taper以確保輸入和輸出波導的模式與干涉區域之間的良好匹配，可以將損耗降至ZUI低。EME求解器非常適合表征這些器件，本例中的器件針對TE模式進行了優化，但該方法可以擴展到任何設計和極化。

03運行和結果

第1步：優化MMI幾何結構

使用EME運行一系列參數掃描以優化MMI性能。

模式收斂掃描

確保每個單元格中的模式數量足以給出準確的結果，模式收斂掃描是確保仿真結果可靠的重要部分，應作為 EME 仿真文件初始設置的一部分來完成。下圖顯示輸出端口的傳輸結果收斂于約15種模式，稍大的值用于確保模式數量足以滿足本示例中使用的其他掃描（如波長、纖芯長度和錐形寬度）。右圖為從field_profile監視器獲得的電場強度。

波長掃描

EME是一種單頻求解器，參數掃描是獲得寬頻結果所必需的。將波長掃描設置為1.5~1.6 μm，具有100個波長點，按波長掃描。波長掃描選項卡返回S矩陣，然后可以根據S矩陣的S21元素計算從端口1通過端口2的基本TE模式傳輸。下圖顯示了使用EME分析窗口中的波長掃描功能獲得的1.1 μm taper寬度的MMI傳輸與波長的函數關系 。

纖芯長度掃描

確定纖芯的ZUI佳長度。涉及改變區域長度的掃描非常適合EME求解器，因為幾乎可以立即獲得結果，下圖顯示了作為纖芯長度函數的傳輸。從圖中可以看出，ZUI大傳輸發生在~37 μm的纖芯長度處。

taper寬度掃描

確定taper區域的ZUI佳寬度,在“Optimizations and Sweeps”窗口中，設置參數掃描任務，將結構組的寬度屬性掃描在0.4μm~1.1μm之間，并收集S矩陣。腳本文件用于運行此參數掃描并收集S矩陣結果。然后將從S矩陣的S21元素獲得的值平方，以提供通過兩個輸出端口的傳輸,結果繪制如下。

第 2 步：S參數提取

找到ZUI佳設計后，提取S參數作為每個感興趣模式的波長函數。MMI_write_s_params.lsf 腳本文件提取 1×2 MMI 耦合器的s參數（作為TE和TM模式波長的函數）并將它們保存到文件MMI-s-params.txt中。

下圖顯示了TE和TM模式到輸出端口之一的傳輸，正如預期的那樣，TE模式性能更好，因為該設備是為TE模式設計的。

第 3 步：INTERCONNECT 中的電路仿真

使用光學n端口S參數(SPAR)元素在INTERCONNECT中創建一個緊湊模型，并將第2步得到的數據導入。通過重現上一步中獲得的傳輸曲線來驗證MMI緊湊模型。該圖顯示了兩種偏振的傳輸。

審核編輯：湯梓紅