Comparación de técnicas de optimización para el diseño de divisores de potencia fotónicos en sustratos de silicio sobre aislante

Abstract

En el presente trabajo, se compara la eficiencia de los métodos de optimización de diferentes algoritmos utilizados en diseño de interferómetros multimodales. Los interferómetros multimodales (MMI) son dispositivos pasivos con un rol fundamental en el área de circuitos ópticos y su mejora se ha basado en su geometría durante los últimos años. Mediante la optimización de estos dispositivos se planteó una comparación entre 3 métodos de optimización en términos de la velocidad de convergencia, resultado de la figura de mérito obtenida y la convergencia hacia una mejor posición según el algoritmo utilizado. Los métodos utilizados fueron Algoritmo genético (GA), optimización enjambre de partículas (Particle Swarm Optimization, PSO) y estrategia de evolución de adaptación de matriz de covarianza (Covariance Matrix Adaptation-Evolution Strategy, CMA-ES). Se obtuvo transmitancias del modo fundamental por encima de 47% en todos los dispositivos en un rango de longitudes de onda desde 1460 nm a 1625 nm, siendo la transmitancia del 40 % en un MMI sin optimizar. Los mejores resultados se obtuvieron con el algoritmo PSO, que es una variante del algoritmo genético ampliamente utilizado actualmente en esta área. Sin embargo, se ha demostrado un gran potencial de CMA-ES lo cual puede ser conveniente debido a que su funcionamiento depende solo de la cantidad de población. El dispositivo más eficiente fue obtenido mediante el algoritmo PSO y alcanzo una transmitancia mayor a 47.4% a lo largo de un rango desde 1460 nm a 1625 nm (banda SCL).