لكسر قيود الهيكل المتماثل لشبكة الضوء المتجانسة، وزيادة كفاءة الاقتران لمصدر الضوء على شريحة التكامل البصري السيليكوني. تقدم هذه الدراسة تصميم مغير شبكة متدرجة عالي الكفاءة مبنية على هيكل السيليكون على ركيزة عازلة، مناسب لتوصيل ليزر الانبعاث الرأسي (VCSEL) بدوائر متكاملة فوتونية سيليكونية، مما يقلل من متطلبات عملية زاوية الاقتران لتكامل VCSEL البصري والكهربائي. هذه الطريقة تحقق تعديلًا لشروط براج من خلال تغيير فترة الشبكة ونسبة الملء في الوقت نفسه، وتحسين عمق نقش الشبكة، مما يجعل توزيع مجال الحيود يتطابق بشكل أفضل مع توزيع المجال الغاوسي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين تصميم هيكلين: شبكة متجانسة بنسبة ثابتة لفترة ونسبة الملء، ومغير شبكة متدرجة أمامي بفترة ثابتة ونسبة ملء متغيرة. كدليل للمقارنة، تم التحقق من فعالية تصميم المغير التدريجي، حيث زاد من كفاءة الاقتران وأيضًا اتجاهية القطر لزاوية هجوم VCSEL، مما يجعل اتجاه اقتران جهاز VCSEL أكثر مرونة. تظهر نتائج المحاكاة العددية أن كفاءة الاقتران القصوى لشبكات متجانسة، متدرجة أمامية، ومتدرجة بلغت 54.62٪ (-2.63 ديسيبل)، 60.18٪ (-2.21 ديسيبل)، و64.55٪ (-1.90 ديسيبل) على التوالي. بفضل تحسين التصميم، يوفر هذا الهيكل نطاق تحمل لزاوية سقوط مصدر الضوء يتراوح بين 6° و21°، مما يقلل بشكل كبير من صعوبة العملية التجريبية. تؤكد النتائج العددية موثوقية الطريقة، كما تبين إمكانية تحقيق كفاءة اقتران عالية تصل إلى 64.55٪ (-1.90 ديسيبل) وتحمل عالي لزاوية السقوط باستخدام بنية تكامل غير متجانسة قائمة على السيليكون دون استخدام مرآة خلفية. تظهر النتائج التجريبية أن مقوم الشبكة المصمم في نطاق الطول الموجي 1500~1600 نانومتر يتمتع بكفاءة اقتران عالية عند زوايا سقوط مختلفة للألياف الضوئية، ويوفر اتجاهية اقتران محسنة.

تكامل ضوئي إلكتروني على السيليكون;توفيق الأنماط;تحمل زاوية السقوط;كفاءة الاقتران;مغير الشبكة