I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7 ,   p p .   3 2 9 9 ~ 3 3 0 5   I SS N:  2088 - 8708 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ec e. v 7 i 6 . pp 3 2 9 9 - 3305           3299       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   S - Bend  Silico n - On - Ins ula tor ( SO I )  La rg e Cross - Sec t io n Rib  Wa v eg uide f o r Di rect io na l Couple r       Nurdia ni  Z a m ha ri 1 ,   Aba ng   Annu a E hs a n 2 M o hd   Sy uh a i m i A bd   Ra h m a n 3   1, 3 De p a rtm e n o f   El e c tri c a l,   El e c tro n ic &   S y ste m   En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   &   Bu il En v iro n m e n t,     Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   M a lay sia   S a ra w a k ,     9 4 3 0 0   Ko ta S a m a ra h a n ,   S a ra w a k ,   M a lay sia   2 I n stit u te  o f   M icro e n g in e e rin g   a n d   Na n o e lec tro n ics   (IM EN),   Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   1 9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J an   4 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Feb   1 ,   2 0 1 7       S - b e n d   c o n tr ib u tes   th e   h ig h   lo s se in   th e   sili c o n - on - in su lato ( S OI)  larg e   c ro ss - se c ti o n   rib   w a v e g u id e   (LCRW ).   T h e   o b jec ti v e   o f   th is  w o rk   is   to   in v e stig a te   S - b e n d   S OI  L CRW   w it h   tw o   d iffere n sin g le - m o d e   d im e n sio n n a m e d   s y m m e tri c a a n d   a sy m m e tri c a l.   T h e   S - b e n d   S OI  L CRW  h a b e e n   sim u latin g   u sin g   b e a m   p ro p a g a ti o n   m e th o d   in   Op ti B P M   so f tw a r e .   T h e   a s y m m e tri c a wa v e g u id e   w it h   tw o   d iff e r e n d im e n sio n   a rc   g iv e n   th e   b e st  p e rf o r m a n c e   i f   c o m p a re d   to   o t h e rs  d im e n sio n   w it h   3   µm   o f   w a v e g u id e   sp a c in g .   It  a c h iev e d   9 2 . 2 4 %   a n d   9 1 . 1 0 %   o f   n o rm a li z e d   o u tp u p o w e r   (NO P )   f o 1 5 5 0   n m   a n d   1 4 8 0   n m   wa v e len g th   re sp e c ti v e l y .   M o re o v e r,   th e   m in i m u m   o f   S - b e n d   sp a c in g   b e tw e e n   th e   t w o   c o re i s   0 . 9   µm   f o b o th   1 5 5 0   n m   a n d   1 4 8 0   n m .   T h e re f o re ,   a s y m m e tri c a wa v e g u id e   w it h   tw o   d iff e re n d im e n sio n   a rc   a n d   0 . 9   µm   o f   S - b e n d   sp a c in g   a re   c h o se n .   T h is  a n a ly sis  is   i m p o rtan to   d e term in e   th e   rig h p a ra m e ter  in   o rd e t o   d e sig n   t h e   S OI  p a ss iv e   d e v ice s.   Ho w e v e r,   f u tu re   w o rk   sh o u ld   b e   d o n e   t o   se e   th e   p e rf o rm a n c e   b y   d e sig n in g   th e   c o u p ler an d   im p lem e n in   t h e   re a s y ste m .   K ey w o r d :   S - b en d   w a v eg u id e   SOI   L C R W   S y m m etr ical  w a v eg u id e   As y m m etr ical  w a v eg u id e   S - b en d   s p ac i n g   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nu r d ian Z a m h ar i   Dep ar t m en t o f   E lectr ical,   E lectr o n ic  &   S y s te m   E n g in ee r i n g ,   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g   &   B u il t E n v ir o n m e n t,   Un i v er s iti  Keb a n g s aa n   Ma la y s ia,   4 3 6 0 0   UKM ,   B an g i,  Sela n g o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  z n u r d ia n i@ f e n g . u n i m a s . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   A p ar f r o m   b ein g   u s ed   a s   m ater ial  f o r   d esi g n i n g   tr an s is to r s   [ 1 ] ,   s ilico n - on - i n s u la to r   is   al s o   w id el y   u s ed   as  a   m a ter ial  i n   o p tical   w a v e g u id e s .   Sil ico n - on - in s u l ato r   w a v eg u id is   o n o f   th e   b asic  ele m e n t s   o f   s ilico n   p h o to n ic  d ev ice s   in cl u d in g   s tr ai g h ts   a n d   b en d s   w a v e g u id w h ic h   n ee d   to   h av ex tr e m el y   lo p r o p ag atio n   lo s s   an d   lo w   p o wer   co n s u m p tio n   f o r   lar g e - s ca l in te g r atio n   [ 2 ] .   B en d   w a v eg u id is   w el k n o wn   to   ch an g o p tical  p r o p ag atio n   d ir ec tio n   an d   allo w   r ed u ctio n   in   d ev ice  le n g th .   I is   t h m o s t   cr itical  p ar in   th d esig n   o f   lar g cr o s s   s ec tio n   r ib   s ilico n - on - i n s u lato r   ( SOI )   c o u p ler ,   s p litt er   o r   tap er .   I n   f ac t,  th m o d p r o le   in cli n es  to   s h i f to w ar d   th e   o u ter   ed g o f   th w a v eg u i d in   w a v eg u id b en d   wh ich   cr ea ti n g   lo s s .   Fo r tu n ate l y ,   th e   h ig h   in d e x   co n tr ast  ( HI C )   i n   S OI   allo ws  t h lo w   b e n d in g   lo s s   d u to   th e   s tr o n g   m o d e   co n f i n e m en i f   co m p ar ed   to   a   co n v e n tio n al  lo w   i n d ex   co n t r ast  w a v eg u id t h u s   r ed u ce   t h to tal   s ize   o f   th e   p lan ar   lig h t w a v cir cu it ( P L C ) .     L ar g e - cr o s s   s ec tio n   SOI   r ib   w a v e g u id ( L C R W )   is   ten d e d   to   b en d   w i th   m illi m eter   ( m m )   s ca le   d i m en s io n s   w h ich   lead s   to   e v en   s e v er al  ce n ti m eter   s ca le  c i r cu its .   T h r ib   w av e g u id h a s   lo w   la ter al  in d e x   co n tr ast  w h ic h   li m i ts   t h m i n i m u m   b e n d in g   r ad iu s   b u e n ab les  s in g le - m o d o p er atio n .   E v en   t h o u g h   th e   b en d in g   r ad ii  o f   L C R W   is   lar g er   th a n   s ilico n   w ir in   S OI   w av eg u id e,   th b en e f it s   o f   h av i n g   L C R W   ar s u c h   as  r o b u s tn e s s   to   f ab r icatio n   er r o r s ,   m i n i m u m   r o u g h n es s   o f   t h etch ed   s u r f ac e,   s m all  b ir ef r in g e n ce ,   lo w - lo s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7   :   3 2 9 9     3 3 0 5   3300   cr o s s in g ,   r ed u ce d   f ab r icatio n   co s t,  s m all  p o lar izatio n   ef f ec t   an d   ef f icie n co u p li n g   to   s ta n d ar d   s in g le - m o d f ib er s   [ 3 ] .   T h er ef o r e,   b y   r ed u cin g   th e   s ize  o f   b en d i n g   r ad i u s   o f   L C R W   w o u ld   en h an ce   th e ir   b en ef it s   s u c h   as   s m al l er   s ize  an d   r ed u ctio n   o f   c o s t .   C u r r en tl y ,   t h o p ti m u m   b e n d s   ar b ein g   ac ti v el y   d ev elo p ed .   I n   g en er al,   th e   b en d in g   lo s s   o f   SOI   r ib   w av e g u id w i ll  d ec r ea s w it h   t h in cr e m en o f   b e n d in g   r ad iu s   a n d   w av e g u id w id t h   w h ile  in cr ea s e   w it h   t h i n cr e m en o f   th e   s tep   f ac to r .   W h e n   t h b en d i n g   r ad iu s   in cr ea s ed ,   m o r o p tical  en er g y   i s   co n f i n ed   in   t h w a v e g u id la y er   d u to   d ec r em en o f   th w id t h   o f   p r o p ag atio n   m o d f ield .   T h lar g er   t h w a v e g u id w id th   a ls o   r es u lts   to   t h m o r d i f f ic u lt  f o r   t h r ad iated   en er g y   to   g et   o u t   o f   t h e   co n f in e m en t   la y er .   T h er ef o r e,   r ad iated   en er g y   is   r ed u ce d .   Ho w e v er ,   t h s m al lest   b en d in g   r ad iu s   i s   i m p o r tan in   o r d er   to   ac h ie ve   d e n s er   i n teg r at io n   i n   th e   P L C .   C o n s eq u en tl y ,   t h s ize   r ed u ctio n s   o f   b en d in g   r ad iu s   ar b ein g   co n ti n u o u s l y   in v est ig ated   to   in cr ea s t h d en s it y   o f   th i n te g r atio n .   Mo r eo v er ,   th d ec r e m e n o f   s tep   f ac to r   ca n   m a k t h in d ex   o f   clad d in g   d ec r ea s e.   I i n cr ea s ed   t h i n d ex   d if f er e n t b et w ee n   t h co r an d   clad d in g   an d   as a   r es u lt,  s tr o n g   co n f in e m e n t o cc u r r ed .   T h er ar s ev er al  t y p es o f   b e n d   th at  ar u s u all y   u s ed   i n   SOI   d esig n   n a m el y   s p li n b en d ,   S - b en d ,   9 0 ° - b en d   [ 4 ] ,   6 0 ° - b en d ,   m u lti m o d b en d   [ 5 ]   an d   ad iab atic  b en d   [ 6 ] .     T h s elec tio n   o f   th e   b en d   is   ac co r d in g   to   t h e   d esig n   o f   th e   d ev ice  a n d   t h a p p licatio n   th at   r eq u ir es  th u s o f   t h p ar ticu lar   b en d .   I n   t h i s   r esear ch ,   S - b e n d   is   s elec ted .   I t is   s u itab le  f o r   o p ti ca l f ie ld   in p u t a n d   o u tp u t i n   s e r ies.  I n   f ac t,  th er ar m a n y   r e s ea r ch   f o cu s es   o n l y   o n   S - b e n d   [ 7 ] , [ 8 ]   s u ch   a s   th o s in v esti g ati n g   th e f f ec o f   p u r b en d in g   lo s s ,   tr an s i t io n   lo s s   [ 2 ] ,   m o d m is m atc h   b et w ee n   s tr ai g h t a n d   b en d   w av e g u id an d   h i g h er   o r d er   m o d in   lar g d i m e n s io n   b en d   w a v eg u id e.   T h p u r b en d in g   lo s s   o cc u r s   w h e n   li g h at  ce r tai n   w a v el en g t h   tr a v els  d o w n   b en d   o f   co n s tan t   r ad iu s   w h ic h   ca u s es  p o w e r   d is s ip atio n   an d   r ad iatio n .   I ca n   b r ed u ce d   b y   in cr ea s i n g   th r i b   w id th .   Ho w e v er ,   w h e n   t h r ib   w id t h   r ea c h es  a   ce r tain   v al u e,   t h p u r b e n d in g   lo s s   ca n n o t   b r ed u ce d   m u c h   f u r t h er   [ 5 ] .   T h tr an s itio n   lo s s   is   r e f er r ed   as  th lo s s   d u to   t h m o d al  m i s m atch   b et w ee n   s tr ai g h an d   b en d   m o d es.  T h er ar v ar io u s   m e th o d s   to   r ed u ce   tr a n s it io n   lo s s .   O n o f   t h e m   is   to   ch a n g e   th e   later al  o f f s et  b et wee n   t h s tr aig h a n d   th b en d   w h er p r ec is co n tr o o f   th j u n ctio n   o f f s et  d o w n   to   as  s m al as  0 . 0 2   µm   is   r eq u ir ed   an d   th f ield   d is to r tio n   d o es  n o t   r ed u ce   [ 9 ] .   I n   [ 1 0 ] ,   th id ea l   later al   o f f s et   is   r ep o r ted   as  2 . 7 μ m   w i th   2 . 5 2 %   n o r m alize d   o u tp u t   p o w er   i m p r o v e m e n t O th er   m et h o d   is   to   u s e   an   ad iab atic  m o d tr a n s it io n   b et w ee n   t h s tr aig h a n d   t h e   b en d   w av e g u id w h ic h   r eq u ir es  ex te n s iv d esi g n   co m p u tatio n .   T h w id th   a n d   th cu r v atu r o f   th e   w a v e g u id es  ca n   b ad ap ted   co n tin u o u s l y   to   m i tig a te  t h tr an s itio n   lo s s   [ 11 ] .   L ar g d i m e n s io n   b en d   w a v e g u id also   p r o d u ce d   h ig h er   o r d er   m o d ( HOM s )   b y   in d u ci n g   s i g n if ica n co u p li n g   b et w ee n   d i f f e r en t   m o d e s .   L i g h is   co u p led   f r o m   th f u n d a m e n tal  m o d in   s tr aig h in p u w a v e g u id to   th HOM s   o f   s tr aig h t   o u tp u w a v eg u id w h ich   i s   p lace d   af ter   th b en d .   T h er ef o r e,   b en w a v eg u id m u s b s i n g le - m o d to   av o id   u n w an ted   co u p li n g   to   HOM s   w h e n   r ea lizatio n   f o r   s m all  f o o tp r in t a n d   lo w   p r o p ag atio n   lo s s es.   T h b en d in g   lo s s e s   w i ll  d i m in is h   th e   p er f o r m a n ce   a n d   r ed u ce   th e   f u n ctio n   o f   th e   SO I   d ev ices.   Nu m er o u s   e f f o r ts   ar d o n to   m i n i m ize  b en d in g   lo s s e s .   So m r esear ch er s   u s th d i f f er e n d i m e n s io n   o f   ar m   alo n g   th S - s h ap [ 8 ]   an d   o th er s   u s ed   tr en ch   [ 12 ] ,   ad d itio n al  g r o o v e,   in cr ea s later al  in d ex   co n tr ast  o n   b en d   [1 3 ] ,   r ef lectio n   m ir r o r s ,   co r n er   m ir r o r s   [ 1 4 ] ,   ad d in g   th s p li n b en d   b et w ee n   b en d   an d   s tr aig h w av e g u id [ 6 an d   p h ase - co m p e n s a ted   m ic r o - p r is m   [ 1 5 ] .   I t   is   s u ch   a   tr ad e - o f f   b et w ee n   t h co m p lex it y   o f   d esig n ,   p er f o r m a n ce   an d   t h e   co s t.  Ho w e v er ,   t h m et h o d   is   d e p en d in g   o n   t h d ev ice   to   b d ev elo p ed   an d   it s   ap p licatio n .   T h p u r p o s o f   d o in g   th is   a n al y s i s   is   to   co m p ar th p er f o r m an ce   o f   S - b en d   at  d if f e r en ce   s l ab   len g th .   T h S - b en d   d esi g n   o f   th L C R W   in cl u d es  s y m m etr i ca an d   as y m m etr ical  d es ig n   w h ic h   ar s i m ilar   i n   ter m s   o f   w id th   ( W ) ,   h eig h ( H)   an d   len g t h   ( L )   o f   th w a v eg u id e.   Mo r eo v er ,   th an aly s i s   o f   w a v e g u id e   s p ac in g   b et w ee n   t w o   s elec ted   S - b en d   a ls o   h as  b ee n   d o n e.   T h m o tiv a tio n   o f   d o in g   t h i s   wo r k   is   to   c h o o s t h e   r ig h S - b e n d   d esig n   w it h   m i n i m u m   lo s s   an d   s i m p le  f ea tu r e s   w h ich   s i g n i f ica n to   en h an ce   th p er f o r m a n ce   o f   o v er all  P L C   co u p ler .   T h s i m u latio n   i s   d o n u s in g   b ea m   p r o p ag atio n   m et h o d   in   Op tiB P 1 0   s o f t w ar e.       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h o p er atio n   o f   th m icr o - p h o to n ic  d e v ices  co m m o n l y   n ee d s   s i n g le - m o d ( SM)   b eh av io r .   I is   i m p o r tan to   en s u r t h o p tical  w a v e g u id allo w s   l ig h p r o p ag atio n   in   s i n g le - m o d t o   av o id   h ig h   lo s s .   A cc o r d in g   to   So r ef   [ 1 6 ] , [ 1 7 ] ,   t h s i n g le - m o d w a v e g u id ca n   b r ea lized   b y   t h E q .   ( 1 )   b e lo w :     5 . 0 , 1 3 . 0 2 H h r w h e r e r r H W     ( 1 )     T h h eig h t   ( H) ,   w id th   ( W )   an d   d ep th   ( d )   is   f i x ed   w h er an d   W   ar 5   µ m   w h ile   d   is   2   µ m .   T h ese   v alu e s   s atis f ied   t h s in g le  m o d co n d itio n   i n   ( 1 )   an d   to   m at ch   w it h   5   µ m   s i n g le   m o d s ili ca   o p tical  f ib er .   T h v alu o f   s i lico n   d io x id ( SiO2 )   is   u s u all y   f r o m   1   to   3   µ m   to   av o id   p en etr atio n   o f   l ig h f r o m   co r to   s u b s tr ate.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       S - B en d   S ilico n - On - I n s u la t o r   ( S OI )   La r g C r o s s - S ec tio n   R ib   W a ve g u id . . . .   ( N u r d ia n i Za mh a r i)   3301   Fig u r 1   s h o w s   th SOI   L C R W   w ith   r e f r ac ti v in d e x   o f   s il ico n ,   s u b s tr ate  a n d   air   ar 3 . 5 ,   1 . 5   an d   1   r esp ec t iv el y .     T h er ar b asicall y   t h r ee   t y p e s   o f   S - b en d   w a v e g u id in   Op ti B P lay o u t d esi g n er   w h ic h   ar ar c,   s in e   an d   co s i n e.   I n   t h is   w o r k ,   S - b en d   ar w av e g u id i s   c h o s e n .     I n s tead   o f   s elec t h e   S - b en d   ar w a v eg u id e   d ir ec tl y   f r o m   d r a w   m e n u ,   S - b en d   ar ca n   b also   m ad b y   t w o   ar m s   o f   ar c   w av e g u id e.   T h is   is   to   allo w   t h e   i m p le m en ta tio n   o f   d i f f er e n t d i m en s io n   alo n g   t h b en d   w a v e g u id e.           Fig u r e   1 .   L ar g cr o s s - s ec tio n   SOI   r ib   w av e g u id e       Fig u r e   2   s h o w s   th S - b en d   w a v eg u id in   g e n er al.   S - b e n d   w a v eg u id is   d iv id ed   in to   t w o   ar m s   n a m e d   f ir s ar m   a n d   s ec o n d   ar m   i n   th is   an al y s i s   to   m a k j u s ti f icatio n   o f   ea ch   ar m   ea s ier .   R   is   th r ad iu s   o f   cu r v atu r e.   S - b en d   o f f s et  m u s b h ig h er   th an   6 2 . 5   µm   to   en s u r th s i n g le - m o d f ib er   ca n   b co u p l at  th o u tp u t.  T h r ad iu s   is   s elec ted   b ased   o n   t h m a x i m u m   p o w er   ex it  at  th o u tp u w ith   t h ch a n g o f   len g th .   T ab le  1   s u m m ar ized   th le n g t h ,   r ad iu s   an d   o f f s et  o f   t h S - b en d   u s ed   in   th is   w o r k .           Fig u r e   2 S - b en d   w a v eg u id e       T ab le  1 .   Su m m ar ized   o f   S - b e n d   s p ec if icatio n   S - b e n d   sp e c i f i c a t i o n   L e n g t h ,   L   3 4 4 2   µ m   R a d i u s o f   c u r v a t u r e ,   R   ~ 4 0 0 0 0   µ m   S - b e n d   o f f se t ,   O   6 4   m       2 . 1 .   Sy mm et rica l a nd   a s y mm et ri ca l S - bend   T h an al y s es  o n   s y m m etr ical  an d   as y m m etr ical  w a v e g u id h av b ee n   d o n co n tin u o u s l y   f o r   s tr aig h t   an d   S - b en d   w a v eg u id e.   I is   p er f o r m ed   to   in v e s ti g ate  w h ich   d i m e n s io n   o f   th w a v eg u id is   s u itab le  f o r   s tr aig h a n d   S - b en d   w av e g u id an d   al s o   d ep en d s   o n   it s   f u n c tio n .   T h S - b en d   w a v e g u id ca n   b d esi g n ed   b y   lo o k in g   at  t h s y m m etr ical - as y m m etr ica d i m e n s io n   a n d   co m b in ed   t h v ar io u s   as y m m etr ical  d i m e n s io n s   f o r   b etter   p er f o r m a n ce   [ 8 ].   T h r ee   s y m m e tr ical  d i m en s io n s   o f   S - b en d   w a v e g u id es  s elec t ed   ar s h o w n   i n   Fi g u r e   3 .   T h r ib   h ei g h t   ( H) ,   r ib   w id t h   ( W )   an d   etch   d ep th   ( d )   o f   th r ib   ar f ix ed   w h i le  s lab   w id t h   h as t h r ee   d if f er en t v a lu e s   w h ich   ar e   1 . 5   µm ,   3 . 5   µ m   a n d   5 . 5   µ m .   Fo u r   d if f er en d i m en s io n s   o f   as y m m etr ical  S - b e n d   w a v eg u i d es  ar in d icate d   i n   Fig u r 4 .   T h r ib   h ei g h t   ( H) ,   r ib   w id th   ( W )   an d   etc h   d ep t h   ( d )   o f   th e   r ib   ar e   al s o   f ix e d .   First  a n d   s ec o n d   d i m en s io n   ar w it h o u o u ter   an d   in n er   s lab   r esp ec tiv el y   with   1 . 5   µ m   o f   s lab .   T h ir d   d esig n   co n s i s ts   o f   t w o   d if f er e n d i m e n s io n   ar cs  w it h o u o u ter   s lab   w it h   5 . 5   µ m   o f   in n er   s lab .   T h last   d esig n   i s   t w o   d i f f er en t   d i m en s io n   ar cs  w i th   1 . 5   µ m   o f   o u ter   s lab   a n d   5 . 5   µ m   o f   i n n er   s lab .   Her e,   i n n er   s lab   i s   s l ab   w i th i n   th e   cu r v e   W   d   H   µm   Si   n 1   3 .5   S i O 2   n 2   =   1 . 5   A i r   n 0   =   1   R   L e ng th   F irst ar m   Sec ond  a r m   I nput   Output   S - be nd   Of fse t   C   C’   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7   :   3 2 9 9     3 3 0 5   3302   w h er ea s   o u ter   s lab   is   o p p o s ite  w it h   i n n er   s lab .     Fig u r 5   s h o w s   t h 3 w a v eg u id la y o u i n   Op tiB P s o f t w ar f o r   th f o u r th   as y m m etr ical  d esig n .           Fig u r 3 .     S y m m etr ical  r ib   w a v eg u id w it h   ( a)   1 . 5   µm   ( b )   3 . 5   µ m   a n d   ( c)   5 . 5   µm   o f   s lab   le n g t h           Fig u r 4 .     A s y m m etr ical  r ib   w av eg u id ( a)   w it h o u t o u ter   s la b   ( b )   w it h o u t i n n er   s lab   ( c)   t w o   d if f er en d i m en s io n   ar cs ( w it h o u t o u ter   s lab )   an d   ( d )   tw o   d if f er e n t d im en s io n   ar cs ( o u ter   s lab   1 . 5   µ m )           Fig u r 5 .     3 w a v e g u id v ie wer   b y   Op tiB P s o f t w ar f o r   t w o   d if f er en t d i m e n s io n   ar ( o u ter   s lab   1 . 5   µm )       2 . 2 .   T w o   a s y mm et rica l S - ben d   T w o   S - b en d s   w h ic h   r ep r esen t w o   o u tp u ts   a s   s h o w n   i n   F i g u r 6   m u s b co n s id er ed   in   o r d er   to   in v e s ti g ate  t h e f f ec o f   t h p ar allel  p ath   at  t h S - b en d .   T h p ar allel  p ath   ca n   co u p le  t h e   o p tical  f ield   f r o m   u p p er   to   th e   lo w er   w a v eg u id e   w h e n   t h e s p ath s   ar clo s e n o u g h .   T h er ef o r e,   th S - b en d   s p ac in g   a n al y s is   is   s ig n i f ica n to   o b s er v lig h co u p lin g   an d   p r o v id th m i n i m u m   s p ac in g   b et w ee n   t h S - b e n d   w a v e g u id e.   T h S - b en d   s p ac i n g   is   r e f er r in g   t o   s p ac in g   b et w ee n   S - b en d   s l ab s .   T h d im e n s io n   o f   as y m m etr ical  S - b en d   as   s h o w n   i n   F ig u r 4   ( d )   is   u s ed .   T h m i n i m u m   w a v eg u id s p a cin g   is   id en t if ied   w h e n   t h er i s   n o   o p tical   s i g n a l   leav i n g   to   t h lo w er   w a v e g u id o u tp u t.       1 . 5   µm   3 . 5   µm   5 . 5   µm   µm     ( a )   12  µm     ( b)   16  µm     ( c )   1 . 5   µ m   5 .5   µ m   12  µm     ( d)   C o r e   o v e r l a p p i n g     1   µ m   I n p u t   =   O u t p u t   0 .5   µm   5 . 5   µm   1 . 5   µm   1 . 5   µm   6 . 5   µ m     ( a )   6 .5   µ m     (b)   (c )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       S - B en d   S ilico n - On - I n s u la t o r   ( S OI )   La r g C r o s s - S ec tio n   R ib   W a ve g u id . . . .   ( N u r d ia n i Za mh a r i)   3303         Fig u r 6 .     T w o   as y m m etr ical  S - b en d   w a v eg u id e       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .   Ana ly s is   o f   s y mm et rica l a nd   a s y m m et rica l S - be nd   T ab le  2   in d icate s   t h n o r m aliz ed   o u tp u p o w er   ( NOP )   f o r   d if f er en d i m e n s io n   o f   S - b en d .   T h r esu l t   s h o w s   t h at  t h lo n g er   s lab   o f   th r ib   w av e g u id g i v es  th e   lar g er   NOP   f o r   th s y m m etr ical  w a v eg u id e.   I t   p r o v id es  u p   to   2 0 m o r p o w er   at  1 6   µm   w a v e g u id w id t h   if   co m p ar ed   to   8   µm   w av e g u id w id t h .   I is   d u to   th lo n g er   s lab   f ea t u r w h ic h   w ill  co n f i n t h li g h b etter   th an   th s h o r ter   s lab   w h ich   a v o id   lig h s ca tter in g   o u ts id th w a v e g u id e.   Ho w e v er ,   lo n g er   s lab   is   n o s u itab l f o r   lig h co u p lin g   w it h   s tr a ig h w av e g u id in   co u p ler   d ev ices.  I f   t h w a v e g u id s p ac i n g   b et w ee n   t w o   s tr aig h w a v eg u id es   is   to o   lar g e   in   o r d er   to   m a tch   w it h   lo n g er   s lab   o f   S - b en d   w a v eg u id e,   t h len g t h   o f   p ar allel   s tr ai g h t   w a v eg u id w ill   b ec o m to o   lo n g   w h ic h   ca n   b s ev er al  ce n ti m etr es.       T ab le  2 .   No r m al ized   o u tp u t p o w er   f o r   s y m m etr ical  a n d   as y m m etr ical  w a v eg u id e   T y p e s o f   S - b e n d   a r c   N o r mal i z e d   o u t p u t   p o w e r ,   N O P   ( %)   1 5 5 0   n m   1 4 8 0   n m   S y mm e t r i c a l   S - b e n d   a r c   ( sl a b = 1 . 5   µ m)   7 5 . 2 2   7 7 . 9 2   S - b e n d   a r c   ( sl a b = 3 . 5   µ m)   9 1 . 6 8   9 1 . 1 7   S - b e n d   a r c   ( sl a b = 5 . 5   µ m)   9 5 . 6 0   9 4 . 9 8   A s y mm e t r i c a l   S - b e n d   a r c   ( w i t h o u t   o u t e r   sl a b )   8 8 . 3 2   8 9 . 4 7   S - b e n d   a r c   ( w i t h o u t   i n n e r   sl a b )   8 8 . 3 2   8 9 . 4 7   T w o   d i f f e r e n t   d i me n s i o n   a r c   ( w i t h o u t   o u t e r   sl a b )   8 8 . 0 2   8 7 . 5 5   T w o   d i f f e r e n t   d i me n s i o n   a r c   ( o u t e r   sl a b   =   1 . 5   µ m)   9 2 . 2 4   9 1 . 1 0       A lter n ati v to   s y m m etr ica wav eg u id i s   t h e   as y m m etr ical   w av e g u id e.   A s y m m etr ical  wav eg u id e   w it h   t w o   d if f er en d i m e n s io n   ar cs  w ill  g i v th b est  r es u lt   if   co m p ar ed   to   o th er s   as y m m etr ical  d i m e n s io n .   T h ese  as y m m e tr ical  w av e g u id w it h   t w o   d if f er en d i m en s io n   ar cs  w ill  g i v 9 2 . 2 4 an d   9 1 . 1 0 o f   NOP   f o r   1 5 5 0   n m   an d   1 4 8 0   n m   w a v elen g th   r esp ec t iv el y .   Her e,   t h w a v eg u id s p ac in g   b et w e en   p ar allel  s tr aig h t   w a v e g u id ca n   b m ad e   ap p r o x i m ate l y   3   µ m   w h ic h   ca n   b ac ce p ted   to   m in i m ize   t h s ize  o f   th e   co u p ler   d ev ice.   T h er ef o r e,   th o v er all  S - b en d   w id t h   also   ca n   b d i m i n is h ed   as  m u c h   as 4   µ m .     3 . 2 .   Ana ly s is   o f   t w o   S - bend s   R eg ar d in g   to   Fig u r 7 ,   th m i n i m u m   o f   S - b en d   s p ac i n g   b et w ee n   t h t w o   w a v e g u id co r e s   is   0 . 9   µ m   f o r   b o th   1 5 5 0   n m   an d   1 4 8 0   n m   w av e len g t h .   I f   th S - b en d   s p ac in g   i s   less   t h an   0 . 9   µ m ,   u n d esire d   lig h t   co u p lin g   f r o m   la u n ch   w a v e g u id to   o p p o s ite  w av e g u id w ill  a f f ec th p er ce n ta g o f   tr an s m is s io n   w a v ele n g t h .   T h er ef o r e,   to   d esig n   t h co u p ler   w ith   t h S - b en d   s p ac in g   les s   th a n   0 . 9   µm ,   t h p ar allel  p ath   m u s b s h o r ter   i n   o r d er   to   g et  t h d esire   co u p li n g   r atio .   T h er is   al m o s 1 0 o f   lig h t   co u p lin g   to   o p p o s ite   w a v e g u id f o r   th ze r o   S - b en d   s p ac in g .   T h o p tim u m   v a lu o f   NOP   f o r   1 5 5 0   n m   an d   1 4 8 0   n m   ar 9 0 . 7 1 an d   9 1 . 0 4 % r esp ec tiv el y   w it h   th m in i m u m   o f   0 . 9   µ m   S - b en d   s p ac in g .         S - be nd spa c ing   P a ra ll e pa th   Uppe wa ve g uide   L owe wa ve g uide   I nput   Output   Output   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7   :   3 2 9 9     3 3 0 5   3304       Fig u r 7 .    No r m alize d   o u tp u p o w er   v er s u s   S - b en d   s p ac i n g   f o r   1 5 5 0   n m   a n d   1 4 8 0   n m   w a v elen g th       4.   CO NCLU SI O N   As y m m etr ical  w av e g u id w i t h   t w o   d if f er en d i m en s io n   ar c s   ( o u ter   s lab   1 . 5   µm ,   in n er   s lab   5 . 5   µ m )   is   s u itab le  f o r   t h co u p l er /s p litt er   d ev ice  d esi g n   d u to   lo w er   lo s s   a s   co m p ar ed   to   o th er   d i m e n s io n s .   T h ese  w av e g u id d esig n s   al lo w   tr an s m is s io n   m o r th a n   9 0 NOP  f o r   b o th   1 5 5 0   n m   a n d   1 4 8 0   n m   w a v ele n g t h s .   I n   ad d itio n ,   th 0 . 9   µm   o f   S - b en d   s p ac i n g   i s   i d en tifie d   as  m i n i m u m   v alu e   an d   g u id eli n to   co m b i n s tr ai g h an d   S - b en d   w a v e g u id f o r   an   ef f ec ti v co u p ler   d esig n .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   lik to   t h an k   U n iv er s iti  Keb an g s aa n   Ma la y s ia  ( UKM ) ,   Un i v er s i t i   Ma la y s ia   Sar a w a k   ( UNI M A S)  a n d   Min is tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   Ma l a y s ia  f o r   p r o v id in g   f i n a n cial  s u p p o r to w ar d   th i s   r esear ch .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  E.   S u se n o   a n d   R.   Ism a il ,   De sig n   o f   Do u b le  G a te  V e rti c a M OSF ET   u sin g   S il ico n   O n   In su lato (S OI )   T e c h n o lo g y ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Na n o   De v ice s,  S e n so rs   a n d   S y ste ms , v ol /i ss u e :   1 ( 1 ) p p .   3 4 - 38 2 0 1 2 .   [2 ]   H .   S h e n ,   e a l .,   T a p e to   R e d u c e   th e   S traig h t - to - B e n d   T ra n siti o n   L os in   Co m p a c S il ico n   Wav e g u id e s,”   IEE Ph o t o n ics   T e c h n o l.   L e tt .,   v o l / issu e :   22 ( 15 ) ,   p p .   1 1 7 4 1 1 7 6 ,   2 0 1 0 .   [3 ]   M .   Ch e rc h i ,   e a l . ,   Dra m a ti c   S iz e   R e d u c ti o n   o f   W a v e g u id e   B e n d o n   a   M icro n - S cal e   S il ico n   P h o t o n ic  P latf o rm ,   Op t.   Exp re ss ,   v o l /i ss u e :   21 ( 15 ) ,   p p .   1 7 8 1 4 1 7 8 2 3 ,   2 0 1 3 .   [4 ]   R.   K.  Na v a lak h e ,   e a l . ,   De sig n   o f   L o w - L o ss   Co m p a c 9 0   °   Be n d   Op ti c a W a v e g u id e   f o P h o t o n ic  Circu it   A p p li c a ti o n s i n   S OI  P latf o rm ,   IE EE   Reg .   1 0   Co l lo q .   T h ird   ICIIS ,   p p .   1 5 ,   2 0 0 8 .   [5 ]   D.  Da i,   A n a l y sis o f   C h a ra c t e risti c s o f   Be n Rib   W a v e g u id e s ,   J .   Op t.   S o c .   Am.   A ,   v o l /i ss u e :   21 ( 1 ) ,   2 0 0 4 .   [6 ]   W .   Bo g a e rts,   e a l .,   Co m p a c S in g le - Mo d e   S i li c o n   Hy b rid   Rib / S tri p   W a v e g u id e   W it h   A d ia b a ti c   Be n d s ,   IEE E   Ph o t o n ics   J o u rn a l ,   v o l /i ss u e :   3 ( 3 ) ,   2 0 1 1 .     [7 ]   Z.   L a m b a k ,   e a l . ,   A n a l y sis  o f   S - B e n d   O p t ica W a v e g u id e b y   th e   M e th o d   o f   L in e s ,   In t.   RF   M icr o w.   Co n f.   Pr o c . ,   Pu tra j a y a ,   M a la y sia ,   p p .   4 3 9 4 4 3 2 0 0 6 .   [8 ]   R.   K.  Na v a la k h e ,   e a l .,  F a b rica t io n   a n d   C h a ra c teriz a ti o n   o f   S traig h a n d     C o m p a c S - B e n d   O p ti c a W a v e g u id e s o n   a   S il ico n - On - In s u lato P latf o rm ,   Ap p l.   Op t. ,   v o l /i ss u e :   48 ( 31 ) ,   p p .   G 1 2 5 G 1 3 0 ,   2 0 0 9 .   [9 ]   W .   Yu a n   a n d   D.  C.   Ha ll ,   G e n e ra S c a li n g   R u le  f o r   M a tch e d   Be n d   W a v e g u id e s ,   J .   L ig h t.   T e c h n o l. ,   v o l /i ss u e :   29 ( 24 ) ,   p p .   3 7 8 6 3 7 9 6 ,   2 0 1 1 .   [1 0 ]   N.  Zam h a ri   a n d   A .   A .   Eh sa n ,   L a r g e   Cro ss - S e c ti o n   Rib   S il ico n - On - In su lat o (S OI) , ”  I n ter n a t io n a J o u rn a f o r   L ig h a n d   El e c tro n   Op ti c s 2 0 1 6 .   [1 1 ]   C.   Ko o s,  e a l . ,   Id e a B e n d   C o n to u T ra jec to ries   f o S in g le - M o d e   O p e ra ti o n   o f   L o w - Lo ss   Ov e r m o d e d   W a v e g u id e s ,   IEE Ph o to n ics   T e c h n o l .   L e tt . ,   v o l /i ss u e :   19 ( 11 ) ,   p p .   8 1 9 8 2 1 ,   2 0 0 7 .   [1 2 ]   J.  H.  R y u ,   e a l . ,   De sig n   a n d   A n a l y sis  o f   R e f ra c to m e ter  B a se d   o n   Be n d   W a v e g u id e   S tru c t u re   w it h   A ir  T re n c h   f o r   Op ti c a S e n so r   A p p li c a ti o n s ,   ET RI  J o u rn a l ,   v o l /i ss u e :   36 ( 5 ) ,   p p .   8 4 1 8 4 6 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   K.  S o leh m a in e n e a l . ,   De v e lo p m e n o f   M u lt i - S tep   P r o c e ss in g   in   S il ic o n - On - I n su lat o f o r   Op t ica W a v e g u id e   A p p li c a ti o n s ,   J o u rn a o f   Op ti c A:  Pu re   a n d   Ap p li e d   Op ti c s ,   v o l /i ss u e :   8 ( 7 ) ,   2 0 0 6 .   [1 4 ]   Y.  Qia n ,   e a l . ,   Co m p a c a n d   L o w   L o ss   S il ico n - O n - I n su lato r   Ri b   W a v e g u id e   9 0   De g re e Be n d , ”  Op t.   Ex p re ss v o l /i ss u e :   14 ( 13 ) ,   p p .   6 0 2 0 6 0 2 8 2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       S - B en d   S ilico n - On - I n s u la t o r   ( S OI )   La r g C r o s s - S ec tio n   R ib   W a ve g u id . . . .   ( N u r d ia n i Za mh a r i)   3305   [1 5 ]   C.   C.   Ch a n g ,   e a l . ,   S il ico n - on - In su lato Ri b   W a v e g u id e   Be n d Us in g   P h a se   Co m p e n sa ted   M ic ro p rism ,   Op t.   Fi b e r Co mm u n .   ( OFC),   c o ll o c a te d   Na t l.   Fi b e r Op t.   En g .   C o n f .   2 0 1 0   Co n f. ,   v o l.   1 ,   p p .   3 5 ,   2 0 1 0 .   [1 6 ]   N.  Zam h a ri,   e a l .,   W a v e len g th - S e lec ti v e   Ra ti o   S p l it ter  B y   Us in g   L a r g e   Cro ss - S e c ti o n   Ri b   S il ico n - On - In s u lato r   P a ra ll e W a v e g u id e ,   2 0 1 6   IEE 6 th   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Ph o t o n ics   ( ICP) ,   p p .   1 - 3 ,   2 0 1 6 .   [1 7 ]   S S M .   S a ll a h ,   e a l . ,   Op ti c a I n terc o n n e c W a v e g u id e   in   El e c tro n ic  Circ u it ,   I n ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   El e c trica l   a n d   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l /i ss u e :   6 ( 6 ) ,   2 0 1 6 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Nu rd ian i   Bin ti   Zam h a ri  o b tain e d   h e B. En g   Ho n s.  i n   M icro e lec tro n ica En g in e e ri n g   f ro m   Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   in   2 0 0 4   a n d   M . En g   in   El e c tri c - El e c tro n ic  &   T e lec o m m u n ica ti o n   f ro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M a lay sia   in   M e 2 0 0 8 .   S h e   is  c u rre n tl y   p u rsu in g   a   P h d e g re e   a t   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a n d   Bu i lt   En v iro n m e n t,   Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   a n d   a tt a c h e d   a F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e rsit M a lay sia   S a ra wa k .   He re se a rc h   re v o lv e a ro u n d   th e   sili c o n - on - in su lato (S OI)  larg e   c ro ss - se c ti o n   rib   w a v e g u id e   f o th e   a p p li c a ti o n   in   i n - li n e   m o n it o rin g   sy ste m   f o f ib e r - to - th e - h o m e   (F T TH)  n e tw o rk .         Dr.  A b a n g   A n n u a Eh sa n   w o rk a a   re se a rc h   f e ll o w   a th e   In st it u te  o f   M icro e n g in e e rin g   a n d   Na n o e lec tro n ics ,   Un iv e rsiti   Ke b a n g sa a n   M a la y sia   (U KM).   He   h o ld a   B. En g   in   El e c tri c a l   En g in e e rin g   (UN S W ,   A u stra li a ) ,   M . S c   i n   M icro e lec tro n ics   (UK M ),   M . E n g   in   M a n u f a c tu rin g   S y st e m   En g in e e rin g   (UP M ),   P h . in   A p p li e d   S c ien c e   (UiT M a n d   P h . in   M icro e n g in e e rin g   a n d   Na n o e lec tro n ics   (UK M ).   His res e a rc h   in tere st i n c lu d e s o p ti c a d e sig n   a n d   m a n u fa c tu rin g   p ro c e ss e f o p o ly m e a n d   sili c o n   d e v ice s.  He   h a s   p u b li s h e d   h is  w o rk s   in   jo u r n a ls  su c h   a Op ti c a En g in e e rin g ,   Op ti c a Re v iew ,   Op ti c a   A p p li c a ta,  El e c tro n ics   Ex p re ss   a n d   IE EE /S P IE  C o n f e re n c e s.  He   h a b e e n   a p p o in ted   a a   tec h n ica a d v iso t o   UK M ’s  sta rt - u p   c o m p a n y ,   NX P h o t o n ics   si n c e   2 0 1 2 ,   w o rk in g   o n   t h e   d e sig n   a n d   m a n u f a c tu rin g   p ro c e ss e s f o p o ly m e o p ti c a d e v ice s.     P r o f .   Ir.   Dr.  M o h d   S y u h a im A b d u Ra h m a n   is  a   p ro f e ss o a th e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a l,   El e c tro n ics   a n d   S y ste m   En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a n d   Bu il t   En v ir o n m e n t,   UK M .   He   o b tai n e d   h is  P h f ro m   UK M   in   2 0 0 7 .   Cu rre n t ly ,   h e   is  th e   De p u t y   D e a n   f o Un d e rg ra d u a tes   a n d   A lu m n i.   M o re o v e r,   h e   h e a d tw o   re se a rc h   g ro u p i n   t h e   f a c u lt y ,   S P ECT ECH  &   RA S P .   P re v io u sly ,   h e   h e ld   th e   p o st   o f   th e   He a d   o f   Qu a li ty   A ss u ra n c e   Un it   His  re se a rc h   f ield   ra n g e f ro m   p h o to n ics   tec h n o l o g y ,   o p ti c c o m m u n ica ti o n ,   sm a ll   w o rld   c o m m u n ica ti o n ,   re se a rc h   m a n a g e m e n a n d   e n g in e e rin g   e d u c a ti o n .   He   is  a lso   a   m a in   f e ll o w   a th e   S p a c e   S c ien c e   In stit u te (A NG K A S A ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.