لكسر قيود الهيكل المتماثل للشبكة الضوئية المتجانسة، ولزيادة كفاءة اقتران مصدر الضوء المدمج على رقاقة السيليكون. تقدم هذه الدراسة تصميم موصل شبكي تصاعدي عالي الكفاءة يعتمد على هيكل السيليكون على ركيزة عازلة، وهو مناسب لتوصيل ليزر الانبعاث الرأسي (VCSEL) بدوائر التكامل الضوئي على السيليكون، مما يقلل من متطلبات صعوبة زاوية التوصيل في التكامل الضوئي الإلكتروني لـ VCSEL. تتحقق هذه الطريقة عن طريق تغيير فترة الشبكة ونسبة الملء معًا، وتحسين عمق الحفر للشبكة، لتحقيق تعديل شروط براج، بحيث يتطابق توزيع مجال الحيود بشكل أفضل مع توزيع المجال الغاوسي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين تصميم الموصل الشبكي المنتظم ذو الفترة ونسبة الملء الثابتتين، وموصل الشبكة التصاعدية الأمامية ذات الفترة الثابتة ونسبة الملء المتغيرة. كتحقق مقارنة، تم التحقق من فعالية تصميم الموصل الشبكي التصاعدي، حيث أنه مع تحسين كفاءة الاقتران، يزيد اتجاه اقتران زاوية ميل دخول VCSEL، مما يجعل اتجاه اقتران جهاز VCSEL أكثر مرونة. تظهر نتائج المحاكاة الرقمية أن الكفاءة القصوى للموصل الشبكي المنتظم، والموصل الشبكي التصاعدي الأمامي، والموصل الشبكي التصاعدي بلغت على التوالي 54.62% (-2.63 ديسيبل)، 60.18% (-2.21 ديسيبل)، و64.55% (-1.90 ديسيبل). بفضل تحسين التصميم، يمتلك هذا الهيكل نطاق تحمل زاوية دخول للضوء من 6° إلى 21°، مما يقلل بشكل كبير صعوبة عملية التجربة. تثبت النتائج الرقمية موثوقية هذه الطريقة، كما تظهر إمكانية تحقيق كفاءة اقتران تصل إلى 64.55% (-1.90 ديسيبل) وتحمل زاوية دخول واسع اعتمادًا على هيكل التكامل المتغاير القائم على السيليكون دون استخدام مرآة عاكسة خلفية. تظهر النتائج التجريبية أن الموصل الشبكي المصمم في نطاق الطول الموجي 1500~1600 نانومتر يتمتع بكفاءة اقتران عالية اتجاهات دخول مختلفة للألياف الضوئية، مع توجيه اقتران أفضل.

تكامل ضوئي إلكتروني قائم على السيليكون;مطابقة الأنماط;تحمل زاوية الدخول;كفاءة الاقتران;موصل الشبكة