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Optimizing SOI Slot Waveguide Fabrication Tolerances and Strip-Slot Coupling for Very Efficient Optical Sensing

机译：优化SOI缝隙波导制造公差和带缝耦合以实现非常高效的光学传感

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摘要

Slot waveguides are becoming more and more attractive optical components, especially for chemical and bio-chemical sensing. In this paper an accurate analysis of slot waveguide fabrication tolerances is carried out, in order to find optimum design criteria for either homogeneous or absorption sensing mechanisms, in cases of low and high aspect ratio slot waveguides. In particular, we have focused on Silicon On Insulator (SOI) technology, representing the most popular technology for this kind of devices, simultaneously achieving high integration capabilities, small dimensions and low cost. An accurate analysis of single mode behavior for high aspect ratio slot waveguide has been also performed, in order to provide geometric limits for waveguide design purposes. Finally, the problem of coupling into a slot waveguide is addressed and a very compact and efficient slot coupler is proposed, whose geometry has been optimized to give a strip-slot-strip coupling efficiency close to 100%.
机译：缝隙波导正变得越来越有吸引力，尤其是在化学和生物化学传感领域。在本文中，对缝隙波导的制造公差进行了精确的分析，以便为长宽比低和高的缝隙波导找到均质或吸收传感机制的最佳设计标准。尤其是，我们专注于绝缘体上硅（SOI）技术，该技术代表了此类设备的最流行技术，同时实现了高集成度，小尺寸和低成本。为了提供用于波导设计目的的几何极限，还对高纵横比的缝隙波导进行了单模行为的精确分析。最后，解决了耦合到缝隙波导中的问题，并提出了一种非常紧凑和高效的缝隙耦合器，其几何形状已得到优化，可实现接近100％的带缝隙-条带耦合效率。

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