سیستم‌های فوتونیکی مجتمع مبتنی بر ابزارهای اندیس گرادیانی فعال شده با اپتیک تبدیلی

انتظار می‌رود که ابزارهای مجتمع فوتونیکی بتوانند نقش روزافزونی در ارتباطات نوری، تصویربرداری، رایانش و شناسایی با هدف کاهش هزینه و وزن این سیستم‌ها ایفا نمایند. پیشرفت‌های بیشتر این فناوری به شدت به توانایی توسعه اجزای نوری پکیده و قابل اطمینان و تسهیل ادغام آنها در یک بستر معمول وابسته است. در اینجا با استفاده از روش نوظهور اپتیک تبدیلی نشان می‌دهیم که اجزای عملکرد متشکل از مواد اندیس گرادیانی صفحه‌ای را می‌توان طراحی و به اسانی در مدارهای فوتونیکی گنجاند. انعطاف‌پذیری بی‌نظیر فرایند طراحی ابزارهای اپتیکی تبدیلی امکان ایجاد تعدادی از ابزارهای جدید مانند کولیماتورهای (موازی‌سازهای) نوری، آداپتورهای موج‌بر و گذرگاه موج‌بر را میسر می‌سازد که کاربردهای گسترده‌ای در تراشه‌های مجتمع نوری داشته و با فناوری ساخت کنونی سازگاری دارند. برای نمایش عملکرد بی‌نظیر نوری و مجتمع‌سازی موثر این ابزارها با سایر اجزای موردنظر در یک سیستم فوتونیکی روی تراشه‌ای، شبیه‌سازی عددی موج کامل را با استفاده از روش تفاضل محدود دامنه زمان به اجرا درخواهیم آورد. این قطعات تنها به مواد دی‌الکتریک متغیر مکانی فاقد ویژگ

Integrated photonics is expected to play an increasingly important role in optical communications, imaging, computing and sensing with the promise for significant reduction in the cost and weight of these systems. Future advancement of this technology is critically dependent on an ability to develop compact and reliable optical components and facilitate their integration on a common substrate. Here we reveal, with the utility of the emerging transformation optics technique, that functional components composed of planar gradient index materials can be designed and readily integrated into photonic circuits. The unprecedented design flexibility of transformation optics allows for the creation of a number of novel devices, such as a light source collimator, waveguide adapters and a waveguide crossing, which have broad applications in integrated photonic chips and are compatible with current fabrication technology. Using the finite-difference time-domain method, we perform full-wave numeric