[發(fā)明專利]一種基于遺傳優(yōu)化的集成光子帶通濾波器的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010112421.9
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111428340B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路翠翠;袁弘毅;馬麗鳳;王慧琴;劉舟慧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12;H01P11/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.一種基于遺傳優(yōu)化的可集成光子帶通濾波器的設(shè)計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、利用物理場仿真軟件的模式分析模塊，采用等效折射率的方法將三維模型等效為二維模型；

步驟2、基于二維模型選定器件整體的形狀和結(jié)構(gòu)單元的形狀，用等距網(wǎng)格劃分器件的整體區(qū)域，得到n × m個結(jié)構(gòu)單元；

其中，n × m個結(jié)構(gòu)單元，具體為：將整個器件的中心置于直角坐標系的原點，在器件內(nèi)部作n - 1條與橫軸平行的等距線，把器件整體沿橫向分割為等高的n份；再把器件沿縱向分割為等寬的m份，即生成n × m個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格稱為一個結(jié)構(gòu)單元；

步驟3、在步驟2中劃分的所有網(wǎng)格中取頂點全部處于器件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)單元作為二維模型優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)；

其中，結(jié)構(gòu)單元尺寸參數(shù)取可變范圍的最小值；

步驟4、對步驟3輸出的二維模型優(yōu)化前的結(jié)構(gòu)進行遺傳優(yōu)化操作，得到最佳結(jié)構(gòu)單元，具體為：用遺傳優(yōu)化方法調(diào)整一個結(jié)構(gòu)單元的大小及位置，用物理場仿真軟件得到對應(yīng)二維模型的量化帶通效果，同時在器件參數(shù)和量化帶通效果之間建立一一映射；將器件參數(shù)作為基因，量化帶通效果作為表現(xiàn)，模擬生物進化的過程進行迭代，使用遺傳優(yōu)化方法根據(jù)表現(xiàn)的好壞決定對應(yīng)基因的去留；迭代進化直至達到理想效果：

其中，遺傳優(yōu)化操作，遵循如下準則：

1）優(yōu)化過程中每個結(jié)構(gòu)單元邊長不小于50 nm；

2）每個結(jié)構(gòu)單元不能越過步驟2劃分好的網(wǎng)格，以防止與相鄰的結(jié)構(gòu)單元發(fā)生交疊；

3）用通頻帶的歸一化透過率作為信號，過濾波段的歸一化透過率作為噪聲，信號與噪聲的差值即為量化帶通效果；

步驟5、基于步驟4輸出的最佳結(jié)構(gòu)單元確定帶通濾波器的結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳優(yōu)化的可集成光子帶通濾波器的設(shè)計方法，其特征在于：步驟1中，物理場仿真軟件為COMSOL Multiphysics軟件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遺傳優(yōu)化的可集成光子帶通濾波器的設(shè)計方法，其特征在于：步驟2中，器件整體的形狀是凸多邊形。