Modelamiento espectral de circuitos fotónicos integrados resonantes: tutorial

Resumen

Los desarrollos actuales en fotónica integrada requieren el diseño de nuevas estructuras integradas y la ejecución de múltiples ciclos de optimización, para lo cual técnicas de modelamiento accesibles y flexibles representan herramientas esenciales. Comúnmente utilizadas en ingeniería para el modelamiento de sistemas complejos, las matrices de transferencia son instrumentos simples y poderosos que pueden implementarse en la simulación de elementos fotónicos a nivel de circuito y sistema. En este tutorial presentamos una descripción detallada de una metodología de modelamiento basada en grafos de flujo de señal y matrices de transferencia que predice exitosamente el comportamiento espectral de circuitos fotónicos resonantes. Cada etapa del proceso de modelamiento se detalla exhaustivamente en el tutorial, con la intención de que este sirva como guía introductoria para nuevos investigadores en el área. Se presentan resultados de validación demostrando la exactitud del modelo para reproducir resultados publicados de referencia, y se realizan varios estudios ilustrando el alcance del modelo. En adición a las consideraciones básicas teóricas y prácticas requeridas para la construcción de modelos de circuitos fotónicos, se provee un software de acceso abierto basado en Python, permitiendo la implementación inmediata de las técnicas descritas y su uso como punto de partida para estudios y diseños avanzados.