中文标题：硅基紧凑型偏振分束旋转器的逆向设计

英文标题：Inverse Design of a Silicon-Based Compact Polarization Splitter-Rotator

来源期刊：电子与信息学报

基金项目：国家重点研发计划项目(2022YFB2903201)，陕西省创新能力支撑计划项目(2022PT15)

作  者：惠战强^{1, 2} 张兴龙^{1, 2} 韩冬冬^{1, 2} 李田甜^{1, 2} 巩稼民^{1, 2}

作者单位：1. 西安邮电大学电子工程学院 西安 710121
2. 陕西省微波光子与下一代宽带通信技术国际科技合作基地 西安 710121

摘  要：片上偏振分束旋转器(Polarization Splitter-Rotator, PSR)作为调控光波偏振态的核心集成光子器件之一，其微型化设计是实现高密度光子集成电路(Photonic Integrated Circuit, PIC)的关键。本文基于绝缘体上硅平台(Silicon-on-Insulator, SOI)，采用逆向法设计了一种超紧凑偏振分束旋转器，通过将动量优化算法(Momentum-based Optimization)与伴随法(Adjoint Method)相结合，提高了设计效率。并且，进一步通过空气孔融合将孔半径控制在50 nm至250 nm之间，降低了器件的制造难度。数值分析结果表明：该器件在1520-1575 nm波段内实现了低插入损耗(TM₀<1 dB，TE₀<0.68 dB)，低串扰(TM₀<-23 dB，TE₀<–25.2 dB)和高偏振消光比(TM₀>17 dB，TE₀>28.5 dB)。器件尺寸仅为2.5 μm×5 μm。工艺容差分析表明，在蚀刻深度偏移±9 nm，蚀刻半径偏移±5 nm时，在1520-1540nm带宽范围内，性能没有明显劣化，具有良好的制造鲁棒性。

全文链接： https://jeit.ac.cn/cn/article/doi/10.11999/JEIT250858