لكسر قيود الهيكل المتماثل لشبكة الضوء المتجانسة وزيادة كفاءة الاقتران لمصدر الضوء المدمج فوق الرقاقة الفوتونية القائمة على السيليكون بشكل أكبر. تقدم هذه الدراسة تصميم موصل شبكة متقدم عالي الكفاءة يعتمد على هيكل السيليكون على ركيزة عازلة، وهو مناسب لربط ليزر الانبعاث الرأسي للمجال (VCSEL) بدائرة فوتونية مدمجة بالسيليكون، مما يقلل من متطلبات صعوبة الزاوية في عملية الربط لـ VCSEL. تعتمد هذه الطريقة على تغيير كل من فترة الشبكة ونسبة الشغل، وتحسين عمق الحفر للشبكة لتحقيق تعديل في شروط براج، بحيث يكون توزيع مجال الحيود متوافقًا بشكل أفضل مع توزيع المجال الغاوسي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين تصميم موصل الشبكة المنتظمة مع فترة ونسبة شغل ثابتين، وكذلك موصل الشبكة التدريجية الأمامية مع فترة ثابتة ونسبة شغل متغيرة. كدليل مقارنة، تم التحقق من فعالية تصميم موصل الشبكة التدريجية، حيث زادت كفاءة الاقتران مع تعزيز اتجاهية الاقتران عند زاوية الميل الخاصة بـVCSEL، مما جعل اتجاه اقتران جهاز VCSEL أكثر مرونة. أظهرت نتائج المحاكاة الرقمية أن أعلى كفاءة اقتران لموصل الشبكة المنتظمة، والشبكة التدريجية الأمامية، والشبكة التدريجية وصلت إلى 54.62% (-2.63 ديسيبل)، و60.18% (-2.21 ديسيبل)، و64.55% (-1.90 ديسيبل) على التوالي. بفضل التحسينات التصميمية، أتاح هذا الهيكل مدى تسامح في زاوية سقوط المصدر الضوئي من 6° إلى 21°، مما قلل بشكل كبير من صعوبة عملية التجربة. أثبتت الحسابات الرقمية موثوقية هذه الطريقة، كما أظهرت الإمكانية لتحقيق كفاءة اقتران تصل إلى 64.55% (-1.90 ديسيبل) وتسامح زاوية سقوط كبير بالاعتماد على هيكل مدمج مختلف قائم على السيليكون دون استخدام مرآة خلفية. أظهرت النتائج التجريبية أن موصل الشبكة المصمم ضمن نطاق الطول الموجي من 1500 إلى 1600 نانومتر حافظ على كفاءة اقتران عالية عند زوايا سقوط مختلفة للألياف، مع وجود اتجاهية اقتران محسنة.

التكامل البصري على السيليكون; مطابقة النمط; تسامح الزاوية الساقطة; كفاءة الاقتران; موصل الشبكة