用EME求90° hybrid 4个输出port的相位增量问题


#1

您好!我在用EME算90° hybrid(Cband, 2*4 MMI,见附件参考文献)(我的文件见附件,我是将整个MMI分成了三部分,第一部分为输入波导,第二部分为MMI段(长20um,宽10um,EME设置为CVCS20),第三部分为输出波导。但是碰到几个问题:
1、我每次计算,将输出波导只保留一个,另外3个disable, 这样计算4次的S21 angle,才能得到四个输入波导对应的相位增量。请问有无方式计算一次得到4个输出的相位增量?angle得到的值是角度还是弧度?

2、如下图,四个输出相对输入3于四个输出相对输入1的相位增量应为-45°,225°,45°,135°。但是我没有得到相关的值。如下图为输入分别为1和3,输出均为3,得到的MMI长度和S21 angle的图。与文献差别较大,请问是什么原因呢?该如何计算呢?

谢谢!
C band optical 90 hybrid based on silicon-on-insulator 4 4.pdf (532.4 KB)
MMI24.lms (399.6 KB)


用EME求多个输出的无源器件角度扫描范围不同得到结果不一样
#2

A:有啊,不要Disable,共设置5个Ports,结果自动给你结果, 只是S参数的解释麻烦一些,参见这个说明, S-matrix index mapping一节。

A:你需要先根据前面网页的端口定义,再设置相应的输入。因为我不知道你说的序号是怎么定义的。


#3

非常感谢您的指点,非常有帮助,谢谢。
我设置了5个ports,port1为输入,port2、3、4、5分别为输出的四个直波导。(我的文件见附件)
我还有如下几个问题可以请教下吗?
1、文献中四个输出相对输入3于四个输出相对输入1的相位增量应为-45°,225°,45°,135°。我的计算结果(分别计算只有in1输入和只有in3输入的S21,S31,S41和S51 的angle,导出数据,将两次结果相减得到相位增量)如下图,但是结果和文献中相去甚远,请问是什么原因呢?

上图为220nm厚的SOI(衬底为SiO2,Si厚度为220nm),刻蚀深度220微米的计算结果。

上图为220nm厚的SOI(衬底为SiO2,Si厚度为220nm),刻蚀深度70微米的计算结果(slab150um,浅刻蚀)。

2、EME propagation weep(对话框如下截图)计算的范围不同,得到的angle结果不一样。如下图分别为MMI长度为[0,500]um和[0,3000]um的S21,S31,S41,S51的angle图(都取501个点),得到不一样的结果(而且数据差别也不是角度和弧度的差别导致的),这是为什么呢?



非常感谢您的帮助!
MMI24(slab150).lms (455.3 KB)


#4

A:你再读一下你的描述,前面说是相对于输入3,而后面又说分别计算只有in1输入和只有in3输入将结果相减?[quote=“weichun.li, post:3, topic:2274”]
你文件中是Port1 输入。
2、EME propagation weep(对话框如下截图)计算的范围不同,得到的angle结果不一样。如下图分别为MMI长度为[0,500]um和[0,3000]um的S21,S31,S41,S51的angle图(都取501个点),得到不一样的结果(而且数据差别也不是角度和弧度的差别导致的),这是为什么呢?
[/quote]
A:点数一样可能就不对了,我估计上面的图是500的结果。3000微米抽样501个相当于每6微米抽样一个,结果可能很跳跃。 而且Angle这个函数本身是-180到180度,超过PI的话就自动减去了。要得到连续结果,需要 unwrap。当跳跃比较大时,unwrap折开为连续结果时可能年出现问题。

遗憾的是,软件不让扫描点数超过999。我扫描900微米用901个点,结果如下:

MMI24(slab150).lms (357.5 KB)

另外,你中间的Cavity为什么分20个Cell?如果是直波导,一个就可以了,因为中间没有变化。


#5

您好,前面说的的“文献中四个输出相对输入3于四个输出相对输入1的相位增量”,是有输入3计算得到的四个输出的相位相对于只有输入1计算得到的四个输出的相位的相位增量,就是两个结果相减从而应该得到文献中的四个输出的相位增量分别为-45°,225°,45°,135°。但是我始终得不到相关的相位差,根据EME的计算结果,无论是只有1输入还是只有3输入,各个输出之间几乎没有明显相位差。请问是什么原因呢?谢谢

下图分别为取201个点和901个点算的angle。您说“超过PI的话就自动减去”,同样的MMI的长度,两图的数据并不满足差值为PI的关系。请问是什么原因呢?(这里的跨度只有1微米和0.23微米)谢谢


#6

当超过一个输入时,它们的输入位相就很关键了。能保证这两个输入都是同位相?这个很难吧在实验上?这个问题能不能进一步分解?[quote=“weichun.li, post:5, topic:2274”]
下图分别为取201个点和901个点算的angle。您说“超过PI的话就自动减去”,同样的MMI的长度,两图的数据并不满足差值为PI的关系。请问是什么原因呢?(这里的跨度只有1微米和0.23微米)谢谢
[/quote]
这两个图的结果不同可能说明1微米的长度差产生的位相变化超过180度(注意光程差是有效折射率乘以长度);0.23微米这个应该是正确的,这个长度变化产生的位相差应该是小于180度。

超过PI的话就自动减去是指直接用Angle这个函数。你可以试一下。


#7

仿真是时候,我是将两个输入端口分别设置source(也就是第一次只有端口一有输入,第二次只有端口二有输入),但是结果如之前的,还是不对,请问是什么原因呢?实验中,可以用一个1*2的MMI分开成两个端口输入,这样就能保证同相位了。