격자 결합기(grating couplers, GCs)는 광섬유로부터 포토닉 칩으로 빛을 결합하는 과정의 핵심 기반이다. 본 논문에서는 Si3N4-on-SOI 플랫폼에서 격자 결합기(GC)를 설계하고 시뮬레이션하였다. 제안된 설계는 340 nm 두께의 실리콘-온-절연체(SOI) 위에 공기로 채운 완전 식각(full etch) 격자로 구현하기 위해 두께 700 nm의 Si3N4 격자층을 사용한다. 단일 모드 광섬유와 단방향 단일 GC 웨이기드 간의 모드 위상 정합(mode phase matching)을 네 가지 서로 다른 파장 대역에 대해 조사하였다. 시뮬레이션된 결합 효율(CE)의 피크값은 근적외선, C-밴드, O-밴드, L-밴드의 네 가지 파장 대역에서, 340 nm 두께 SOI 플랫폼 위에 700 nm 두께 Si3N4를 단일 완전 식각으로 구성하는 조건에서 듀티 사이클(DC)과 격자 주기(GP)가 일정할 때 얻었다. 또한 Si3N4-on-SOI 플랫폼에서 파장(λ) 810 nm, 1305 nm, 1550 nm, 1583 nm에 대한 시뮬레이션된 결합 효율(CE) 피크값을 도출하였다. 제안된 GC 설계 시뮬레이션은 격자 주기(GP), 듀티 사이클(DC), 입사각에 대한 제작 공차(fabrication tolerance)가 양호함을 보여주었다. 설계는 또한 Si3N4 플랫폼과의 비교를 위해, Si 및 Si3N4의 두께를 각각 220 nm와 700 nm로 한 SOI 및 Si3N4 플랫폼과 비교하였다. SOI 및 Si3N4 플랫폼에서의 결합 효율(CE) 피크값은 각각 -6.19 dB, -7.08 dB로 산출되었다.
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