基于遗传优化的集成光子带通滤波器设计方法

随着包括5G通讯、物联网在内的新型产业的兴起，在实际应用中对于高速、低损耗的信息处理系统的需求与日俱增。传统的电子器件受摩尔定律的限制，在储存密度和运算速度的突破上均面临瓶颈，并且进入“ 后摩尔时代”，电子器件不可无限制地进行集成。器件的尺寸越小，量子效应越明显，集成的困难就越大。作为摩尔定律的延续，人们提出一种极具潜力的设计——光子芯片。相较于传统的电子芯片，光子芯片的巨大优势之一是光子之间无相互作用力，可以大大降低系统的功耗，增大信息传输的带宽。因此，光子芯片可以在数据通信、高性能计算和传感技术上有重要的应用。

带通滤波器是一种信号前端处理器件，是光子芯片集成的重要元器件之一。它可以有效抑制不需要波段的信号，仅允许目标波段通过，这在信号处理领域具有广泛的应用。然而，目前带通滤波器在光子集成器件领域少见报道。传统方法大多依赖经验以及物理启发进行结构设计和参数优化，需要耗费大量资源，器件的性能有局限性。相较于传统的设计方法，利用算法设计纳米光子学器件具有普适性和高效性。通过采用恰当的算法进行优化，可以有效提高设计效率，优化器件指标，避免出现局部最优的情况，找到性能最优的器件。

图1.带通滤波器扫描电镜图