一个简单的路径

处理光信号的电路的核心元件现在可以变得更小更简单，并且具有更宽波段的功能，这是因为一个由天文学家研制的数学模型。这种新的设计方法有望在光子集成电路中得到广泛应用，并有助于实现更紧凑的光子器件。

光信号，例如光纤传输的光信号，需要光子元件和电路。最重要的光子函数之一是“耦合”，它允许信号被分割成两条不同的路径，或者用来驱动其他相关电路。耦合，然而，通常是唯一可靠的在一个窄带波长，要求复杂的设计和制造流程和笨重的电路。

为了克服这一障碍的光子电路的小型化，Jun Rong Ong和他的同事们从高性能计算的一个明星学院，与新加坡科技设计大学的研究人员合作，回到绘图板上找到一个简单的方法，这些关键的耦合元件为宽带运营设计。

“耦合器是光子电路的基本组成部分，”Ong解释说。然而，使用标准的过程，使其紧凑、低功耗和宽带可操作性一直是非常困难的。

耦合器通过在信号路径旁边运行第二条光路（称为波导）来工作。光信号在相邻的波导中产生一个次级信号，并伴随着信号的一些能量。然而，功率分裂的比率取决于信号的波长，所以宽带耦合器在广泛的有用波长上提供可靠的性能是光子学工程师的圣杯。

Ong说：“我们提炼出了一种定向耦合器，一种宽带分光器，一种直弯式波导的组合体，并对其进行了彻底的探索和利用。

Ong的研究小组提出了一种基于数学“转移矩阵法”的设计方法，以确定耦合器截面长度、半径和波导截面，从而使所需的操作具有低波长灵敏度。使用这种方法，该小组设计并制造了一种宽20微米宽带宽的50/50功率分配器。

Ong说：“我们可以通过对现有设计的简单修改来提高光子功率分配器的宽带性能，并取得了平衡的50/50输出，这是其他设计所难以做到的。”。