Treffer: Spectral modeling of resonant photonic integrated circuits: tutorial.

Current developments in integrated photonics require the design of new integrated structures and the execution of multiple optimization cycles, for which accessible and flexible modeling techniques represent essential tools. Commonly used in engineering for modeling complex systems, transfer matrices are simple and powerful tools that may be implemented for the simulation of circuit- and system-level photonic elements. In this tutorial, we present a detailed description of a modeling methodology based on signal-flow graphs and transfer matrices that successfully predicts the spectral behavior of resonant photonic circuits. Every stage of the modeling process is comprehensively elaborated in the tutorial, with the aim that it serves as a starting guide for new researchers in the field. Validation results are presented for demonstrating the accuracy of the model in reproducing published benchmarks, and several studies are carried out to illustrate model's scope. In addition to the basic theoretical and practical considerations required for the construction of photonic circuit models, an open-source Python-based software is provided, enabling the immediate implementation of described techniques and their use as baseline for advanced studies and designs. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Los desarrollos actuales en fotónica integrada requieren el diseño de nuevas estructuras integradas y la ejecución de múltiples ciclos de optimización, para lo cual técnicas de modelamiento accesibles y flexibles representan herramientas esenciales. Comúnmente utilizadas en ingeniería para el modelamiento de sistemas complejos, las matrices de transferencia son instrumentos simples y poderosos que pueden implementarse en la simulación de elementos fotónicos a nivel de circuito y sistema. En este tutorial presentamos una descripción detallada de una metodología de modelamiento basada en grafos de flujo de señal y matrices de transferencia que predice exitosamente el comportamiento espectral de circuitos fotónicos resonantes. Cada etapa del proceso de modelamiento se detalla exhaustivamente en el tutorial, con la intención de que este sirva como guía introductoria para nuevos investigadores en el área. Se presentan resultados de validación demostrando la exactitud del modelo para reproducir resultados publicados de referencia, y se realizan varios estudios ilustrando el alcance del modelo. En adición a las consideraciones básicas teóricas y prácticas requeridas para la construcción de modelos de circuitos fotónicos, se provee un software de acceso abierto basado en Python, permitiendo la implementación inmediata de las técnicas descritas y su uso como punto de partida para estudios y diseños avanzados. [ABSTRACT FROM AUTHOR]