I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 1 8 ,   p p .   3 8 6 6 ~3 8 7 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 5 . p p 3 8 6 6 - 387 4          3866       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   III - Nitride  Se m ic o nductors   b a sed  O pti ca l P o w er Split ter  Device   Desig n  f o r  u nder w a ter  Applica tio n       Ret no   Wig a j a t ri  P urna m a n i ng s ih 1 ,   Ny i R a den P o esp a w a t i 2 ,   E lha dj  Do g heche 3   1, 2 De p a rtm e n t   o f   El e c tri c a l   En g ie e rin g ,  Un iv e rsitas   In d o n e sia ,   In d o n e sia   3 DO A E  Op to e lec tro n ics   G ro u p ,   V a len c ien n e s U n iv e rsity ,   F ra n c e       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 6 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   9 ,   2 0 1 8     In   th is  p a p e r,   w e   in tro d u c e   III - n i tri d e s  b a se d   1 ×   4   o p ti c a l  p o w e r  sp li tt e r  f o r  u n d e rw a ter  o p ti c a l  c o m m u n ica ti o n   a p p li c a ti o n s.  T o   t h e   b e s t  o f   o u r  k n o w led g e ,   th is  is  a   f irst  stu d y   f o r  th e   d e sig n   o f   m u lt i m o d e   in terf e re n c e   (M M I)  a n d   f o u r - b ra n c h   tap e r  w a v e g u id e   b a se d   o n   G a N/sa p p h ire.  T h e   m icro stru c tu re   o f   Ga N  se m ico n d u c to r  g ro w n   b y   M e talo rg a n ic   Ch e m ic a l  V a p o r  De p o siti o n   ( M OCV D)  o n   (0 0 0 1 )  sa p p h ire  re p o rted .   T h e   n u m e rica l   e x p e ri m e n tal  is  c o n d u c ted   u si n g   th e   3 D   F D - B P M   m e th o d .   T h e   re su lt s  sh o w e d   th a t  th e   o p ti c a l  p o w e r  sp li tt e r  h a s  a n   e x c e ss   lo ss   o f   0 . 0 1 3   d B  a n d   im b a lan c e   o f  0 . 17   d B.   T h e   re su lt s  o p e n   th e   o p p o rt u n it y   f o r  th e   f u tu re   d e v ice   u sin g   th is  tec h n o lo g y   f o r  th e   u n d e rw a t e r  a p p li c a ti o n .       K ey w o r d :   FD - B P M  m et h o d   III - n itrid es   MM I   s tr u ct u r e   O p tical  p o w er   s p litt er   T ap e r   w a v e g u id e   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R etn o   W ig aj atr i P u r n a m an i n g s ih ,    Dep ar te m en t o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s ita s   I n d o n esia ,   Ka m p u s   UI   Dep o k ,   Dep o k ,  I n d o n esia .   E m ail: r et n o . w i g aj atr i@ u i.a c. i d       1.   I NT RO D UCT I O N     Un d er w a ter   telec o m m u n icatio n   h as  attr ac ted   m a n y   s c ien t is t s   s in ce   it  p la y s   an   i m p o r tan t  r o le  s u ch   as   in   m i litar y ,   s u r v ei llan ce ,   o f f s h o r e  s u r v e y i n g ,   an d   o ce an o g r a p h y   r esear ch .   I n   o r d er   to   f ac ilit ate   th ese  ac ti v itie s ,   u n m a n n ed   v eh icle s   o r   r o b o t   h av e  b ee n   o p er ated   u n d er w ater   [ 1 ] .   T h ese  ac tiv it ies  r eq u ir e  h ig h   b a n d w id th   an d   h ig h   ca p ac it y   f o r   i n f o r m atio n   tr an s f er   i n   u n d er w ater .   So   f a r   ac o u s tic  co m m u n icat io n   i s   t h e  m o s t  co m m o n l y   u s ed   in   an   u n d er w ater   co m m u n icat io n   s y s te m   w it h   r an g es  o f   s e v er al  k ilo m eter s .   Ho w e v er   ac o u s tic   co m m u n icatio n   is   ex tr e m el y   s lo w   ( o n l y   k ilo b its   p er   s ec o n d )   w it h   h i g h   late n c y   ca u s ed   b y   r ef lect io n s ,   a n d   r elativ el y   s lo w   s p ee d   o f   s o u n d   u n d er w a ter   [ 2 ] .   Mo r eo v er ,   th e  ef f ec t  o f   u n d er w ater   a co u s tic  n o is e  s tr o n g l y   d ep en d s   o n   t h e   d iu r n al  v ar iab ilit y   o f   w ater s   [ 3 ] .   T h er ef o r e,   it  i s   n o t  p o s s ib le  to   b e  ap p li ed   f o r   tr an s m itti n g   h ig h   d ata  r ates i n   r ea l - ti m e  s u ch   as v id eo .   Op tical  co m m u n icat io n   b ec a m e  a  c h o ice  to   o v er co m e  t h at  p r o b le m . T h e  b ig g e s t  c h a llen g e  f o r   u n d er w ater   co m m u n icat io n   i s   th e  f u n d a m e n tal  c h ar ac ter is tic  o f   o ce an   s ea w ater .   T h e  o p tical  atten u atio n   ch ar ac ter is tic  o f   d ee p   s ea   w a ter   h as  a  lo w   ab s o r p tio n   r o u g h l y   b et w ee n   4 0 0   an d   5 0 0   n m   in   t h e  b lu e - g r ee n   r an g e  o f   th e  v is ib le  s p ec tr u m   [ 3 ] ,  [ 4 ] .   T h er ef o r e  to   m i n i m iz e  th e  r eq u ir ed   p o w er   f o r   m ar i n e  ap p licatio n s ,   th e   o p tical  s o u r ce   s h o u ld   e m it  i n   th is   o ce a n   w i n d o w .   R esear c h   o n   u n d er w ater   w ir ele s s   o p tica l  co m m u n icatio n s   ( UW OC )   u s i n g   Galli u m   n itri d e  ( GaN )   b lu e  laser   d io d e  ( L D)   b ased   f r ee - s p ac e  v is ib le  li g h t  co m m u n icat io n   ( VL C )   h ad   b ee n   p r esen ted   [ 5 ] .   E x p er im e n tal  r esear c h   e m p lo y in g   4 5 0 - n m   s o u r ce   an d   a  f ib er - p ig tailed   laser   d io d e  ( L D)   h ad   s u cc ess f u ll y   a ch iev ed   o v er   s h o r t  tr an s m is s i o n   d is tan ce   [ 6 ] .   Hig h - s p ee d   U OW C   u s i n g   a  b lu e - e m itti n g   GaN - b ased   m icr o - LED   f o r   s h o r t  d is tan ce   h a s   b ee n   r ea ch ed   [ 7 ] .   A   h ig h - s p ee d   air - w ater   o p tical   w ir ele s s   co m m u n icat io n   s y s te m   f o r   b o th   d o w n li n k   an d   u p li n k   tr an s m is s io n   u s in g   p ig taile d   g r ee n - li g h t  la s er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       III - N itr id e  S emic o n d u ct o r s   b a s ed   Op tica l P o w er S p lit ter De vice   …  ( R etn o   W ig a ja tr i P u r n a ma n in g s ih )   3867   d io d e  ( L D)   h as  also   b ee n   e x p er i m e n tall y   d e m o n s tr ated   [ 8 ] .   Stu d y   o n   p er f o r m a n c e  an al y s is   o f   v ar io u s   m o d u latio n   tech n iq u e s   f o r   f r e e  s p ac e  o p tical  co m m u n icatio n   s y s te m   h as a ls o   b ee n   co n d u c ted   [ 9 ] .   T h e  ac h iev e m en t s   w er e  d u e  to   th e  ad v an ce m e n t  o f   h i g h - p o w er ed   b lu e,   g r ee n   la s er s ,   L E D  an d   p h o to d etec to r   [ 1 0 ] - [ 1 2 ]   u s in g   I I I - n itrid es  s e m ico n d u cto r s .   B esid es  th eir   ab ili ties   to   e m it   an d   d etec t  i n   UV - b lu e  r eg io n ,   t h is   s e m ico n d u ct o r   h as  p r o m i s i n g   ap p licatio n   in   p ass i v e  a n d   ac ti v e  o p tica l  w av e g u id e  b ased   d ev ices.   Var io u s   d esi g n   o f   p h o to n ic  d ev ices  h a v e  b ee n   d ev e lo p ed ,   a m o n g   o th er s   ar e  w av e g u id e  in ter s ec tio n ,   co u p ler ,   d em u lt ip lex er ,   a n d   o p tical  p o w er   s p litt er   [ 1 3 ] - [ 1 7 ] .   Op tical  p o w er   s p litt er s   ar e  o n e  o f   th e   m o s t   ele m e n tar y   d ev ices  i n   a  p h o to n ic  s y s te m .   T h e  q u alit y   o f   s p li tter   p lay s   a n   i m p o r tan t  r o le  to   ac h iev e  th e  s y s te m   p er f o r m a n ce .   R ec e n tl y ,   r ese ar ch er s   h a v e  d e m o n s tr ated   s p lit ter   f o r   C   b an d   r an g e  e m p lo y e d   s ev en   h o r izo n tal   III - n itrid e  s lo tted   w av e g u id e  s u r r o u n d ed   b y   s ilico n   [ 1 8 ] .   III - n itrid es  ar e  p r o m in e n t  f o r   its   s u p er io r   elec tr ical  p r o p er ties ,   its   te m p er atu r e  s tab ili t y   an d   it s   m ec h a n ical  h ar d n e s s ,   w h ich   m ak e s   it  s u itab le  f o r   th e  h ar s h   en v ir o n m en t  [ 1 9 ] .   Ga lliu m   n itrid e  w it h   A l u m i n u m   n itrid e  ( A I N)   b u f f er   la y er   s h o w s   th e   ab ilit y   t o   in te g r ate  o n   s ap p h ir e  s u b s tr ates  w it h   s m al l   p r o p ag atio n   lo s s   [ 2 0 ] .   T h e  d esig n   o f   I I I - n i tr id e  b ased   o n   Y  j u n ctio n ,   MM I   s t r u ct u r e  s p litt er   u s ed   f o r   h ig h - s p e ed   o p tical  co m m u n icatio n   s y s te m s   h a v e   b ee n   d e m o n s tr ated   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   Desig n   o f   f r ee   s tan d i n g   G aN  w a v e g u id es  h a s   also   r ep o r ted   [ 2 3 ] .   R ec en tl y   a  p h o to n ic  i n te g r atio n   f o r   m u lti f u n ct io n al  d e v ices  b a s ed   o n   th is   m ater ial   h a s   b ee n   d ev elo p ed   [ 2 4 ] .   Ho w e v e r ,   to   o u r   k n o w led g e,   th e  ap p li ca tio n   o f   p h o to n ic  w a v eg u id e   u s i n g   I I I - Nitr id es   m ater ials   f o r   u n d er w ater   co m m u n icatio n   h as  n o t  y et  b ee n   e x p lo r ed .     I n   th i s   p ap er ,   f o r   th e  f ir s t  ti m e,   w e  p r esen t  th e  d esi g n   o f   a  1   ×   4   o p tical  p o w er   s p litt er   u s i n g   g alli u m   n itrid e  ( GaN )   o n   s ap p h ir e  f o r   th e   u n d er w ater   ap p licatio n .   T h e   lig h t  i s   p r o p ag atin g   i n   t h e   s p litt er   b ased   o n   b ea m   p r o p ag atio n   m eth o d .   Nu m er ical  o p ti m izatio n s   w er e  co n d u cted   o n   t h e   s ize s   o f   i n p u t   an d   o u tp u t   w a v eg u id es   an d   t h e  i n ter m ed iate   mu lti m o d e  i n ter f er en ce   s tr u ct u r e  ( MM I )   in   o r d er   to   o b tain   an   ef ficie n t  s p litt in g   o f   t h e  tr a n s v er s e  elec tr ic  ( T E )   m o d e.   I n   o r d er   to   ac h iev e  h i g h - p er f o r m a n ce   d ev ice,   h ig h - q u alit y   m icr o s tr u ct u r es  ar e  r eq u ir ed .   T h er ef o r e   th e  Mic r o s tr u ctu r e  o f   GaN   s e m ico n d u cto r   g r o w n   b y   Me talo r g an ic  C h e m ica l  Vap o r   Dep o s itio n   ( MO C VD)   o n   ( 0 0 0 1 )   s ap p h ir e  is   also   r ep o r te d .       2.   G a N  M AT E RIA L S M I CRO ST RUC T UR E   T h e  I I I - n itrid es  cr y s tallize   i n to   t w o   cr y s tallo g r ap h ic  s tr u ctu r e s :  t h e  c u b ic  zin c - b le n d e  an d   th e   h ex a g o n al  w u r tzite  s tr u ct u r es.   T h e  w u r tzite  s tr u ct u r es  ar e  co m m o n l y   s tu d ied   s i n ce   it  is   th er m o d y n a m icall y   s tab le  u n d er   a m b ien t  co n d itio n s   [ 2 0 ] .   T h e  I I I - n itrid e  s y s te m   i n clu d e s   th r ee   b i n ar y   co m p o u n d s   co n s is tin g   o f   alu m in u m   n i tr id e  ( A lN) ,   g al liu m   n itrid e  ( GaN ) ,   an d   in d i u m   n itrid e  ( I n N) ;  th r ee   ter n ar y   co m p o u n d s   o f   A l x Ga1 - x N,   I n x Ga1 - x N,     an d   I n x A l1 - x N ;  an d   th e  q u a ter n a r y   co m p o u n d s   Alx I n y Ga1 - x - y N.   T h is   s y s te m   i s   p ar ticu lar l y   s u itab le  f o r   Op to elec tr o n ics  s i n ce   it s   b an d   g ap   c o n tin u o u s l y   r a n g es  f r o m   6 . 2   eV  f o r   A l N  to   1   eV   f o r   I n N,   w h ich   co v er s   t h e  e n tire   v i s ib le,   n ea r   u ltra v io let  a n d   n ea r - i n f r ar ed   p o r tio n s   o f   t h e  elec tr o m ag n etic   w a v e  s p ec tr u m   [ 2 1 ] .   I n   th i s   p ap er ,   th e  GaN   m ate r ials   u s ed   f o r   o p tical  w a v e g u id e  d esig n   ar e  g r o w n   b y   Me talo r g an i c   C h e m ical   Vap o r   Dep o s itio n   ( MO C VD)   o n   ( 0 0 0 1 )   s ap p h ir e  u s i n g   a n   A lN /GaN  Sh o r t  P er io d   Su p er lattice  ( SP S). T r im et h y lalu m i n u m   a n d   T r im eth y l g alli u m   u s ed   a s   alk y l  s o u r ce s   a n d   a m m o n ia  u s ed   a s   a  h y d r id e   s o u r ce .   Af ter   th e  clea n in g   o f   t h e  s u b s tr ate  at  h ig h   te m p er at u r e  an d   th e  g r o w t h   o f   a  th i n   Al N  b u f f er   la y er   ( 1 5 0   n m   la y er   t h ic k n es s ) ,   lo w   te m p er atu r e  ( L T )   A lN  is   g r o w n   at  9 5 0 °C .   T h e  te m p er atu r e  ele v a ted   to   1 0 4 0 °C   an d   th e  d ep o s itio n   o f   a   1 5 0   n m   th i ck   h ig h   te m p er at u r e  ( HT )   g r o w n   o n   p lan e  AlN.   F in al l y ,   a n   i n ter la y er   co n s i s ti n g   o f   1 0   ti m es  GaN / A l N  la y er s   h a v i n g   a  to tal  th ic k n es s   o f   2 0 0   n m   w er e  ca r r ied   o u t   u n d er   th e   s a m e  HT   co n d itio n s ,   an d   GaN   h a s   g r o w n   o n   to p   o f   th e  in ter la y er .   T h e  ex p er i m en tal  p r o ce s s   is   d escr ib ed   in   th e   liter atu r e  [ 2 1 ] .   T h e  m icr o s tr u ct u r e  m ai n l y   ch ar ac ter ized   b y   t h e  cr y s tall in it y   o f   t h e  la y er s ,   h o m o g e n eit y ,   an d   d is l o ca tio n   d en s it y .   T o   s tu d y   t h e  m icr o s tr u ct u r al  d e f ec ts   e x i s tin g   i n   t h e  la y er s ,   T E M  an al y s is   ( T ec n ai  G2 - 2 0 )   co n d u cted   at   UM E T - C N R S   ( Un ité  Ma tér iau x   et   T r an s f o r m atio n s ) .   Fi g u r e  1   s h o w s   a   lar g e  s ca le   cr o s s - s ec tio n al  w ea k - b ea m   v ie w   o f   th e  la y er s ,   co n s is t  o f   t h e   s ap p h ir e  s u b s tr ate,   A lN/Ga N  SP S  b u f f er   la y er ,   an d   GaN   to p   lay er .   T h e  im a g e s   w er e  tak e n   alo n g   g   =   0 0 0 2   d if f r ac tio n   v ec to r .   Fe w   th r ea d in g   d is lo ca tio n s   o b s er v ed   th r o u g h   t h e  GaN   la y er .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :    386 6   –   3 8 7 4   3868       Fig u r e  1 .   T E M  im ag e  o f   Ga N  o n   s ap p h ir e  s u b s tr ate  w it h   A l N/GaN   SP S a s   t h e  b u f f er   la y e r       3.   P RO P O SE D   DE SI G N  AN D  T H E O R E T I CA L   ASPE CT   O F   G AN - B ASE D  O P T I CA L   P O WE R  SPLI T T E R     I n   th is   p ap er ,   w e  p r o p o s ed   a   1   ×  4   o p tical  p o w er   s p litt er   u s in g   r ib   w a v eg u id e,   a  r ec tan g u lar   MM I   s tr u ct u r e,   an d   f o u r   tap er   w av eg u id e s .   T h e  MM I   s tr u ctu r e  w a s   ch o s e n   d u e  to   th eir   ex ce llen t  p r o p er ties   an d   ea s y   to   f ab r icate   [ 2 5 ] .   T h e  u s e  o f   tap er   w a v eg u id e  h a s   b ee n   s elec ted   to   im p r o v e  th e  p er f o r m a n ce   o f   th e   s p litt er .   Fig u r e  2   s h o w s   th e  p r o p o s ed   d esig n   co n fig u r atio n   o f   th e  s p lit ter .                   ar e  th e  len g t h   an d   th e   w id t h   o f   MM I   s tr u ctu r e.   I n   th is   d esig n ,   th e  h ei g h t  (       o f   all  th e  s tr u ctu r e  is   th e  s a m e.   Fig u r e  3   p r esen ts   th e   s ch e m atic  ill u s tr atio n   o f   Ga N  s tr u ct u r e  la y er   i n   th e  x - y   p la n e .           Fig u r e  2 .   T h e  s ch e m atic  s tr u ct u r e  o f   th e  p r o p o s ed   f o u r   b r an ch es o p tica l p o w er   s p litt er   in             p lan e   F ig u r e  3 .   T h e  s ch e m atic  i lu s tr atio n   o f   GaN   s tr u ct u r e  la y er   in           p lan e         As  a  clad d in g   m ater ia l,  w e  u s ed   air   ( n o   co lo r )   w it h   r e f r ac tiv e  i n d ex        ,   s ap p h ir e  ( m ar o o n   co lo r )     u s ed   as  t h e  w a f er   (                   A I N  an d   A l N/GaN   ( w h ite  co lo r )   as  th e  b u f f er   la y er ,   an d   GaN   ( d ar k   o r an g e  co lo r )   u s ed   as  th e  w a v e g u id e  m ater i al  (             . T h e  r ef r ac tiv e  in d ice s   o f   clad d in g   an d   w a f er   ( (      ,              )  at    0 . 4 5   µ m   ar e    1 . 0 0     an d   1 . 7 6   r esp ec tiv ely ,   w h ile  t h e  ef f ec ti v e  r ef r ac ti v e  in d ex   o f   GaN   la y er   f o r   T E   m o d e  is   2 . 2 7 9 .   T h is   v alu e  o b tain ed   th r o u g h   p r is m   co u p lin g   m ea s u r e m en t.  I n   t h is   d esig n ,   w e  u s ed   th e  w u r tzite  s tr u ct u r es  s ap p h ir e   d u e  to   its   te m p er at u r e  s tab i lit y ,   w h ich   ca n   in cr ea s e  th e  p er f o r m an ce s   o f   t h e  s p litt er .     MM I   s tr u ct u r e  w o r k s   ac co r d in g   to   s elf - i m a g i n g   p r in cip le,   wh er e  t h e  i n p u t  f ie ld   p r o f ile  i s   r ep r o d u ce d   in   s i n g le   o r   m u l tip le  i m a g es   a lo n g   th e   p r o p ag atio n   d ir ec tio n   o f   th e   w a v eg u id e  at   p er io d ic  in ter v a ls   [ 2 5 ] .   T h e  b asic  id ea   o f   th e  d es ig n   i s   to   o b tain   m o d e  in ter f er en ce   b et w ee n   t h e  f u n d a m e n tal  a n d   th e  h i g h er   o r d er   m o d e   p r o p ag ated   in   th e  m u l ti m o d e   s ec tio n ,   h ig h   p o w er   co n f i n e m en t,  an d   u n i f o r m   o p tical  p o w er .   T h e  len g t h   o f   MM I   s tr u ct u r e,           ca n   b e  p r ed ict ed   b y   [ 2 6 ] :                                           ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       III - N itr id e  S emic o n d u ct o r s   b a s ed   Op tica l P o w er S p lit ter De vice   …  ( R etn o   W ig a ja tr i P u r n a ma n in g s ih )   3869   Her e        is   th e  b ea t le n g t h   o f   t h e  t w o   lo w e s t o r d er   m o d e                                                   ( 2 )     W h er e  N  is   t h e  n u m b er   o f   t h e  o u tp u t  p o r t,        is   t h e  e f f ec t iv e   w id t h   o f   MM I   r eg io n ,             is   t h e  ef f ec ti v e   r ef r ac tiv e  i n d ex   o f   Ga N.     E q u atio n   ( 1 )   an d   E q u atio n   ( 2 )   ca n   b e   u s ed   to   p r ed ict   th e          v alu e.   T h e  o th er   MM I   p ar am eter s   ar e   ch o s en   s u c h   t h at  th e   MM I   s e ctio n   s u p p o r ts   f o u r   m o d es  p r o p ag atio n .   T h e  i n p u t  r ib   w a v e g u id e   ce n ter ed   w i t h   th e  MM I   s ec tio n .   T o   ac h ie v e  th e  d esire d   i n ter f er e n ce ,   t h e  l en g t h   o f   MM I   s ec tio n   s h o u ld   b e  o p tim ized   b ased   o n   th e  p r ed icted   r esu lt s .  Fo r   a  s tep - i n d ex   m u lti m o d e  w a v eg u id e  o f   w id t h           ar e  in f l u e n ce d   b y   li g h t   p o lar izatio n   an d   later al  p en etr atio n   d ep th   o f   ea ch   m o d e  f iel d ,   ass o ciate d   w ith   t h e  Go o s - Ha n ch e n   s h i f ts ,   th er ef o r e        w ill b e  s li g h tl y   a lter ed   to             a c c o r d i n g   t o   E q u a t i o n   ( 3 ) .                   (     ) (                )     (                        (     ⁄ )           ( 3 )     W h er e         is   clad d in g   r ef r ac ti v e  i n d ex     I n   th i s   w o r k ,   th e  r e f r ac tiv e  i n d ex   d if f er e n ce   b et w ee n   co r e  an d   clad d in g   is   h i g h .   T h er ef o r e   th e  p en etr atio n   d ep th   is   v er y   s m all  s o   th at  th e  ef f ec ti v e  w id th   o f   t h e  MM I   co u p ler ,         ,   an d   th e  o p er atin g   w a v ele n g t h   λ   f o r m u lated   as i n   E q u atio n   ( 4 ) .   Fo r   T E   m o d e  [ 2 6 ] :                             ⁄     (                                                     ( 4 )     T o   d escr ib e  s elf - i m ag i n g   p h en o m e n a  i n   m u lti m o d e  w a v eg u id e s ,   th e  f i n ite  d i f f er en ce   b ea m   p r o p ag atin g   m et h o d   is   o n e  o f   th e  m o s t  p o w er f u l  tec h n iq u e s .   T h is   m e t h o d   ca n   b e  u s ed   to   i n v esti g a te  b o th   lin ea r   a n d   n o n li n ea r   li g h t  w a v e  p r o p ag atio n   p h e n o m e n a  i n   ax iall y   v ar y in g   w a v e g u id es  [ 2 5 ] ,   [2 6 ].   T o   s o lv e  Ma x w ell 's   eq u atio n s ,   w e  u s ed   f i n ite   d if f er en ce   B P M,   in   p lace   o f   p a r tial  d er iv ati v es.   I t  is   co m p u t atio n all y   i n te n s i v e.   B esid es,  p r o v id es  t h e  b asi s   f o r   n u m er ical  m o d eli n g   an d   d esig n ,   B P M  is   al s o   p r esen t ed   th e  i n ter f er en ce   m ec h a n i s m   in   t h e  m u lt i m o d e  s tr u ctu r e  [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .   T h e  n u m er ical  e x p er i m e n tal  is   co n d u cted   u s in g   Op tiB P M  s o f t w ar e  b ased   o n   a  s lo w l y   v ar y i n g   en v elo p e  ap p r o x i m a tio n )   co m b in ed   w i th   Ma tlab   s o f t w ar e.   T h e  f ield   p r o p ag atio n   ca l cu latio n   th r o u g h   t h e  s tr u ct u r e  is   ca r r ied   o u t  u s in g   th e  f i n ite  d if f er en ce   b ea m   p r o p ag atio n   m et h o d   ( FD - B P M) .   T h is   ap p r o ac h   is   ch o s en   s in ce   i t  ca n   au to m ati ca ll y   i n clu d e  t h e  ca lcu la tio n   o f   all  th e  g u id ed   an d   n o n - g u id ed   m o d es.  T h e   n u m er ical  e x p er i m e n t  i s   ca r r ied   o u t  f o r   u n d er w a ter   o p tical  telec o m m u n icat io n .     I n   o r d er   to     s u p p o r t  th e    f u n d a m en ta l    T E   m o d e  an d   co n fi n e    th e  li g h t    in s id e  t h e  GaN   la y er ,   th e  n u m er ical  e x p er i m e n ts   co n d u cted   in   s tag e s .   First,  w e  o p ti m ize  th e  w id t h   (         )   an d   th e  le n g t h   (           o f   MM I   s tr u ct u r e  to   o b tain   f o u r   s ep ar ate   m o d e s   at  t h e  o u tp u t  s id e.   T h en ,   th e  f o u r   tap er   b r an ch es  a r e  in teg r ated   to   MM I   s tr u ct u r e  to   co n s tr u ct  t h e   o p tical  p o w er   s p litt er .       4.   SI M UL AT I O N  R E S UL T S  AND  DIS CUSS I O N   Af ter   co m p u ter   ex p er i m e n t  u s in g   3 D  B P M  to   o p ti m ize  th e  w id t h   an d   len g t h   o f   t h e  r ib   w av eg u id e,   MM I   an d   tap er   s tr u ct u r e,   w e   o b tain ed   th e   o p ti m u m   d esi g n   o f   f o u r   b r an c h   p o w er   s p li tter   at  th e   x - y   p la n e.   T h e  in flu e n ce   o f   t h e  w a v eg u id e  wid th   is   al s o   an al y ze d .   T h e  w a v eg u id e  w id t h   o f   4   µ m   ch o s e n   i n   o r d er   to   en s u r e   th at  o n l y   t h e  f u n d a m e n tal  T E   m o d e  p r o p ag ates  in   th e  d ev i ce .   Fro m   th e  n u m er ical  ex p er i m e n t,  it  f o u n d   th at   b est  d is tan ce   b et w ee n   t h e  ce n ter   o f   t w o   ad j ac en t  o u tp u t  w a v eg u id e  is   6   µ m .   T h e  d is ta n ce   is   n ee d ed   to   av o id   s ig n i fi ca n t   co u p li n g   b et w ee n   t h e  o u tp u t  w av e g u id es.  I t  ca n   also   b e  n o ticed   t h at   t h e  o p ti m al  w id th   v a lu e s   o f   th e  o u tp u t  w av e g u id e  tap er   ar e  v ar ied   f r o m   6 - 4   µ m .   I n   o r d e r   to   o b tain   t h e  b est   p o w er   o u t p u t  d is tr ib u tio n ,   t h e   len g th   o f   t h e  tap er   s tr u ctu r e  n ee d s   to   b e   o p tim i ze d .   Fig u r e  4   in d icate s   th at  all  t h e  o u tp u t  p o r ts   al m o s t  h a v e  th e   s a m e   a m p li tu d e  at   1 0 0   µ m .   B elo w   a n d   ab o v e  th i s   le n g t h   t h e  p o w er   o u tp u t  th e   s tr u ctu r e   i s   n o t   u n i f o r m .   T h i s   i m p lies   t h at  t h e  s ep ar atio n   b et w ee n   t h e  ad j ac en t  w av eg u id e s   is   s u f f icien tl y   clo s e  to   en ab le  s o m e   elec tr o m ag n etic  e n er g y   tr an s f er r ed   to   th e  n eig h b o r in g   g u id e .   Fin al   s i m u latio n   r es u lts   s h o w   th at  t h e  b e s t  r es u lt  f o r   T E   p o lar izatio n   ac h iev ed   w h e n   t h e  l en g t h   a n d   th e  w id t h   o f   p o w er   s p litt er   ar e  1 3 5 0   µm   a n d   2 5   µ m   r esp ec tiv el y ,   w i th   2 5   µ m   w id t h   a n d   9 5 0   µ m   le n g t h   o f   MM I   s tr u ct u r e.   T h is   r esu lt  g i v es th e  m i n i m u m   i m b alan ce   a n d   lo w est e x ce s s   lo s s   at  0 . 4 5   µ m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :    386 6   –   3 8 7 4   3870       Fig u r e   4.   R elati f   a m p lit u d e  d is tr ib u tio n   o f   f o u r   tap er   o u tp u t  w a v eg u id e  f o r   v ar io u s   t ap er   len g t h   Fig u r e   5 .   Op tical  in te n s it y   f iel d   d is tr ib u tio n   o f   f o u r   b r an ch   p o w er   s p litt er   alo n g   p r o p ag atio n   d is tan ce   w it h   to tal  le n g t h   a n d   w id t h   1 350  µm   an d   25   µm   r esp ec ti v el y       Fig u r e  5   p r esen ts   t h e  m ap   o f   o p tical  f ield   d is tr ib u tio n   alo n g   t h e  s tr u ct u r e.   R ed ,   y ello w  an d   g r ee n   co lo r   r ep r esen ts   t h e  le v el  o f   t h e  o p tical  f ield .   I t  s h o w s   t h at  a  s tr o n g   co n fin e m en t   ( r ed   co lo r )   o b tain   in s id e  t h e  GaN   la y er .   I t  is   also   s h o w n   t h at  th e  o p tical  p o w er   s p lit  al m o s t  eq u all y   at  z    =  1 2 5 0   µm   a n d   d iv id ed   in to   f o u r   p o r ts   at  th e  o u tp u t o f   t h e  p r o p o s ed   d ev ice.           Fig u r e   6 .   3 D  o p tical  in ten s it y   f ield   d is tr ib u t io n   at  t h e  o u tp u t  p o r ts       Fig u r e  6   s h o w s   t h e  o p tical  i n ten s it y   f ield   d is tr ib u tio n   at  th e  p o w er   s p lit ter   o u tp u t.  T h e  p r o p o s ed   d esig n   ac h iev e s   an   al m o s t p er f ec t  s p li ttin g   r atio   o f   2 5 %,  2 4 . 9 %,  2 4 . 9 % a n d   2 5   %.    T o   an ticip ate  th e  f ab r icatio n   e r r o r ,   w e  i n v e s ti g ate  t h e  to ler an ce   v alu e  o f   t h e  w id th   o f   MM I   s tr u ct u r e . .  T h e  r esu lts   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e  7 .         Fig u r e  7 .   Op tical  f ield s   p r o f ile   at  th e  o u tp u t p o r ts   f o r   v ar io u s   w id t h   ( a)   2 4 . 5   µm   ( b )   2 5   µm   an d   ( c)   2 5 . 5   µm   w it h   MM I   le n g t h   o f   9 5 0   µm .       ( a ) (b) (c ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       III - N itr id e  S emic o n d u ct o r s   b a s ed   Op tica l P o w er S p lit ter De vice   …  ( R etn o   W ig a ja tr i P u r n a ma n in g s ih )   3871   Fig u r e  7   s h o w s   t h at  th e  to ler an ce   f ab r icatio n   f o r   MM I   w i d th   s h o u ld   b e  m ai n tai n ed   u n d er   0 . 5   µm   f r o m   t h e  o p ti m u m   w id t h   o f   2 5   µ m ,   ab o v e  th is   v al u e,   th e  u n s y m m etr ic  o p tical  f ield   d is tr ib u tio n   w ill  ap p ea r   at  th e  o u tp u t  p o r t.  T h is   is   b ec a u s e  t h e  s elf   i m ag i n g   e f f ec t  ca u s ed   b y     m u lti m o d e  in ter f er en ce   p h en o m e n a   r ep r o d u ce d   o n l y   at  ce r tain   p er i o d ic  in ter v al  o f   o p tical  f ie ld s   p r o p ag atio n   in   M MI   s tr u c tu r e.   I n   o r d er   to   o b tain   th e  b es t  d es ig n ,   GaN   t h ic k n e s   i s   also   a n al y ze d .   Fi g u r e  8   s h o w s   t h e  o p tical  f ield s   p r o f ile  at  t h e  o u tp u t  p o r ts   f o r   v ar io u s   GaN   t h ic k n e s s .   I t   ca n   b e  n o ticed   th at   in   th e   t h ick n es s   r an g e  o f   1   u p   to   4   µ m ,   t h e  p r o p o s ed   s tr u ct u r e  s u p p o r ts   f u n d a m e n tal  q u asi  T E   m o d e  alo n g   t h e  o u tp u t   b r an ch .   I n   ad d itio n ,   th e   in f lu e n ce   o f   t h ic k n e s s   o f   Ga N  is   a n al y ze d   b y   ta k i n g   i n to   ac co u n t  th e  p r o p ag atio n   lo s s e s   alo n g   t h e  s tr u ct u r e   an d   f ab r icatio n   p r o ce s s .   I t   ca n   b e  n o ticed   f r o m   Fig u r e   9   t h at  t h e  o p tic al   p o w er   o u tp u t   r elativ el y   s tab le  f o r   GaN   th ic k n ess   r a n g e  o f   1 . 5   u p   to   4   µm .     T h er ef o r e  th e  p r ef f er ed   th ic k n e s s   o f   1 . 5   µm   h as  b ee n   ch o s e n   f o r   th e   d esig n ,   at  th i s   GaN   t h ick n es s ,   th e  r elati v e  tr an s m it ted   o p tical  p o w er   i s   0 . 9 9 7 .             Fig u r e  8 .   Op tical  m o d e  p r o f ile  at  th e  o u tp u t p o r ts   f o r   v ar io u s   GaN   la y er   th ic k n es s : 1   µ m   ( a )   1 . 5   µm   ( b )   2   µm   ( c)   2 . 5   µm   ( d )   3   µm   ( e)   3 . 5   µm   ( f )     4   µ m   ( g )       T h e  r elativ e  o p tical  p o w er   a s   a  f u n ctio n   o f   p r o p ag atio n   d i s tan ce   of   t h e  p r o p o s ed   s p litt er   at      =  0 . 4 5   µm   d is p la y ed   in   Fi g u r e  1 0 .   R ed   lin e  in d icate d   t h e  v al u e  o f   r elati v e  o p tical  p o w er   alo n g   p r o p ag atio n   d is ta n ce .             Fig u r e  9 .   R elativ e  o p tical  o u tp u t p o w er   f o r   v ar io u s   GaN   la y e r   th ick n es s         Fig u r e  10 .   T h e  to tal  r elativ e  p o w er   alo n g   th e  p o w er   s p litt er   at      =  0 . 4 5   µm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :    386 6   –   3 8 7 4   3872   Fig u r e  1 0   s h o w s   t h at  t h e  to ta l  r elativ e  p o w er   alo n g   t h e  p o w er   s p lit ter   is   s tab le  w i th   t h e   v alu e  o f   0 . 9 9 7   at  th e  o u tp u t  p o r ts .   T h e  in flu e n ce   o f   t h e  li g h t  w a v ele n g th   is   also   in v es tig a ted   f o r   t h e   r an g e   o f     0 . 4   u p   to   0 . 5   µm .   T h e  r esu lt i s   s h o w n   i n   Fig u r e   11.   Ho w e v er   s i n ce   laser   i n p u t   h a s   a  s p ec tr u m   w id t h   i n   n a n o m eter s ,   th e   s i m u latio n   is   u n d er tak en   f o r         =  0 . 4   –   0 . 5   µm .   T h e  n o r m a li ze d   tr an s m itted   p o w er   v ar ie s   f r o m   0 . 9 9 7   to   0 . 9 4 0   o v er   1 0 0   n m   s p ec tr u m   s co p e   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  11.   I t  is   f o u n d   t h at   th e   d esi g n   r elati v el y   s en s iti v e  to   w a v ele n g th   v ar iat io n   an d   s h o w s   t h at   th e  m a x i m u m   r elati v e  o u tp u t  p o w er   o b tain ed   at      =  0 . 4 5  µm .   T h is   p h en o m e n a  is   ca u s ed   b y   th e  i n ter f er e n ce   ef f ec t in   g u id in g   m ec h a n is m   a lo n g   MM I   s tr u ct u r e.         Fig u r e  1 1 .   R elativ e  p o w er   d is t r ib u tio n   f o r   w a v elen g t h   r an g e  f r o m   0 . 4   u p   to   0 . 5   µm         T h e  k e y   p er f o r m a n ce   o f   p o w er   s p litt er s   is   e x ce s s   lo s s   an d   i m b alan ce .   T h er ef o r e  w e  ca lc u late  b o t h   ex ce s s   lo s s   a n d   i m b a lan ce   f o r   th e   o p ti m u m   w id t h   a n d   le n g t h   to   o b tai n   t h e  lo w e s t  lo s s .   T h e  e x ce s s   lo s s   a n d   p o w er   i m b ala n ce   o f   th e  s p litt e r   d ef in ed   as  in   E q u a tio n s   ( 5 )   a n d   ( 6 )  [ 18 ]:     E x ce s s     o s s       -  0        (             ⁄                 ( 5 )     I m b alan ce        0        (                           ⁄               ( 6 )     W h er e            is   th e  to tal  o p tical  o u tp u t  p o w er ,   an d          is   th e  o p tical  p o w er s     co u p led   in to   th e  in p u t  w a v e g u id e,   w h ile                  an d                ar e  th e  lo w e s t  an d   h ig h e s t  o p tical  p o w er   at  th e  o u tp u t  p o r ts .   Fro m   th e  ca lc u lati o n ,   w e  o b tain ed   th at  t h e  p o w er   s p litt er   h as  an   e x ce s s   lo s s   o f   0 . 0 1 3   d B   as  s h o w n   in   Fi g u r e   1 2   an d   y ield s   a  m ax i m u m   p o w er   i m b ala n ce   o f   0 . 17   dB   at  λ      4 5 0   n m   ( Fi g u r e  13) .   C o m p ar ed   to   o th er   d esig n   o f   1   ×   4   o p tical  p o w er   s p litt er   u s i n g   Sil ico n   o n   i n s u lato r   ( SOI )   f o r   C   b an d - r an g e  [ 1 8 ] ,   o u r   d esig n   ex h ib it s   a  h i g h er   i m b alan ce   b u t lo w er   e x ce s s   lo s s .           Fig u r e  1 2 .   E x ce s s   l o s s   o f   th e   TE   m o d e  in   th e  p r o p o s ed   d esig n   1   ×  4   o p tical  p o w er   s p litt er   Fig u r e  1 3 .   Po w er   i m b ala n ce   o f   th e  TE   m o d e  in   th e   p r o p o s ed   d esig n   1   ×  4   o p tical    p o w er   s p li tter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       III - N itr id e  S emic o n d u ct o r s   b a s ed   Op tica l P o w er S p lit ter De vice   …  ( R etn o   W ig a ja tr i P u r n a ma n in g s ih )   3873   5.   CO NCLU SI O N   As  a  co n clu s io n ,   in   th is   p ap er ,   an   o p tical  p o w er   s p litt er   u s e d   f o r   u n d er w ater   o p tical  co m m u n icat io n   is   s tu d ied   u s i n g   GaN / s ap p h ir e  w it h   a  s h o r t  p er io d   s u p er lattice  ( SP S)  b u f f er .   T h e  n u m er ical  ex p er i m en tal  is   p er f o r m ed   u s i n g   FD - B P M   an d   Ma th L ab .   Fro m   s i m u latio n   r es u lts ,     it  h as  b ee n   s h o w n   t h at  t h e  p r o p o s ed   d esig n   h a s   an   e x ce llen t p er f o r m an ce   o f   s p litt i n g   r atio ,   ex ce s s   lo s s   an d   i m b alan ce .   T h is   d esig n   h a s   th e  p o ten tia l t o   b e  ap p lied   in   u n d er w ater   o p tical  co m m u n icatio n       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   r esear ch   s u p p o r ted   b y   I J R   Gr an t 2 0 1 7   f r o m   R I ST E K  DI KT I ,   T h e  R ep u b lic  o f   I n d o n esia .       RE F E R E NC E S    [1 ]   H .   Ka u sh a l   a n d   G .   K a d d o u m ,   “ Un d e rw a ter   Op ti c a l   W irele ss   C o m m u n ica ti o n ” ,   IEE EA c e ss   M u lt id isip li n a ry ,   4 ,    p p .   1 5 1 8 - 1 5 4 7 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   M .   Biag i,   . e t  a l .,   “ On   Re th in k in g   Co g n it iv e   A c c e ss   f o r  Un d e rw a t e r  A c o u stic  Co m m u n ica ti o n s ” ,   IEE E  J o u rn a l  o f   Oc e a n ic E n g in e e rin g ,  v o l.   4 1 ,   n o .   4 ,   2 0 1 6 .   [3 ]   Y .   Y .   A l - A b o o si,  e t  a l .,   “ Diu r n a l  V a riab il it y   o f   Un d e r w a ter  Ac o u stic  No ise   Ch a ra c teristics   in   S h a ll o w   W a t e r ” ,   T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica t io n ,   Co mp u ti n g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,  v o l .   1 5 ,   n o.   1 ,   p p .   3 1 4 - 3 2 1 ,   2 0 1 7 .   [4 ]   Ra y m o n d   C.   S m it h   a n d   Ka re n   S .   Ba k e r ,   “ Op ti c a l  P ro p e rti e s  o f  t h e   Clea r e st  Na tu ra l  Wate rs  (2 0 0 - 8 0 0   n m ) ” ,  Ap p li e d   Op ti c s , v o l.   2 0 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 7 - 1 8 4 ,  1 9 8 1 .   [5 ]   Y .   C.   Ch i,   e t  a l .,   “ 4 5 0 - n m   G a N  L a s e r  Dio d e   En a b les   Hig h - S p e e d   V isi b le  L ig h t  Co m m u n ica ti o n   w it h   9 - G b p s   QA M OFDM ”,   Op ti c s E x p re ss ,  v o l.   2 3 ,   n o .   1 0 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   H . M .   Ou b e i ,   e t  a l .,   “ 1 4 . 8   G b it /s  1 6 - QA M - OFDM   T ra n s m issio n   Ba se d o n   Co m p a c t  4 5 0 - n m   L a se r   f o r  u n d e rw a ter   W irele ss   Op ti c a l  Co m m u n ica ti o n ” ,  O p ti c s   E x p re ss ,  v o l.   2 3 ,   n o .   18 ,   2 0 1 5 .   [7 ]   P . T ian ,   e t  a l . ,   “ Hig h - sp e e d   u n d e rw a t e r  Op ti c a l  W irele ss   Co m m u n ica ti o n   u si n g   a   b lu e   G a N - b a se d   M icr o - L ED ” ,  Op ti c s E x p re ss , v o l.   2 5 ,   n o .   2 ,  p p .   1 1 9 3 - 1 2 0 1 ,  2 0 1 7 .   [8 ]   Y.  Ch e n ,   e t  a l . ,  “ 2 6   m /5 . 5   G b p s  A ir - w a ter  Op ti c a l  W irele ss   Co m m u n ica ti o n   b a se d   o n   a n   O F DM - M o d u late d     520 - n m   L a s e r  Dio d e ” ,  Op ti c s E x p re ss , v o l.   2 5 ,   n o .   1 3 ,   p p .   1 4 7 6 0 - 1 4 7 6 5 ,   2 0 1 7 .   [9 ]   H.  Zh a n g ,   e t  a l .,   “ P e rf o r m a n c e   A n a l y sis  o f   Di ff e re n t  M o d u lati o n   T e c h n i q u e s  f o r  F re e - S p a c e   Op ti c a l   Co m m u n ica ti o n   S y ste m ” ,   T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co mp u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l) ,  v o l .   1 3 ,     n o.   3,   p p .   8 8 0 - 8 8 8 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   D .  L i,   e t  a l . ,   “ S ti m u late d   E m issi o n   i n   G a N - b a se d   L a s e r  Dio d e s  fa r  b e lo w   th e   T h re sh o ld   Re g io n ” ,  Op ti c s  Exp re ss ,   v o l.   2 2 ,   n o .   3 ,   p p .   2 5 3 6 - 2 5 4 4 ,   2 0 1 4 .   [1 1 ]   R .  H .   Ho rn g ,   e t  a l . ,  “ Hig h   P e rfo rm a n c e   Ga N - b a se d   F li p - c h i p   L EDs  w it h   d iff e re n t  El e c tro d e   P a tt e rn s ” ,  Op ti c s   Exp re ss ,   v o l.   2 2 ,   n o .   S 3 ,   p p .   A 9 4 1 - A 9 4 6 ,  2 0 1 4 .   [1 2 ]   R.   V e laz q u e z ,   e t  a l . ,   “ F a b rica ti o n s  a n d   A p p li c a ti o n   o f   sin g le  C ry sta ll in e   G a N  f o r  H ig h - p e r f o rm a n c e   d e e p   UV   P h o t o d e tec to rs ” ,  A I P   A d v a n c e s 6 ,   0 8 5 1 1 7 ,  2 0 1 6 .   [1 3 ]   B.   B.   B.   Zak e n ,   e t  a l . ,   “ An   8 - c h a n n e l  W a v e len g th   M M I  D e m u lt ip lex e r  in   slo t  W a v e g u id e   S tru c tu re s ” ,  M a ter ia ls ,  v o l.   9 ,   n o .   11 ,   p.   8 8 1 ,   2 0 1 6 .   [1 4 ]   D.  M a lk a ,   e t  a l .,   “ De sig n   o f   a   1   ×   4   S il ico n - a lu m in a   W a v e len g th   D e m u lt ip lex e r  b a se d   o n   M u l ti m o d e   I n terf e re n c e   in   S l o t  W a v e g u id e   S tru c tu re s ” ,  J .   Op t.   1 7 ,  1 2 5 7 0 2 ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   S a k ti o to ,   e t  a l .,   " S im p li f ied   L in e a r  Co n f ig u ra ti o n   M o d e l  o f   3 x 3   S in g le M o d e   F ib e r  Co u p ler u si n g   M a tri x   T ra n s f e r ” ,  T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica t io n ,   Co mp u ti n g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,  v o l .   1 3 ,   n o.   3 ,   p p .   8 3 6 - 8 4 3 ,   2 0 1 5   [1 6 ]   K.   S .   Kim ,   e t  a l . ,   “ Co m p a c t   S il i c o n   S l o t   W a v e g u id e   In ters e c ti o n   Ba se d   on   M o d e   T ra n sf o r m a ti o n a n d   M u lt im o d e   In terf e re n c e ” ,  IEE E  Ph o t o n ics   J o u rn a l ,  v o l.   6 ,   n o .   9 ,  4 5 0 2 9 1 0 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   N.  P e n d a m   a n d   C.   P .   V a rd h a n i,   “ De sig n ,   S im u latio n   &   O p ti m iza ti o n   o f   3 D  L ow - lo ss   A s y m m e tri c a l  Y - b ra n c h   O p ti c a l  P o w e r  S p li tt e r  o n   S O I  P latf o rm ” ,   IEE E  In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   El e c tria l,   E lec tro n ics ,   a n d   Op ti miza ti o n   T e c h n i q u e s,   C h e n n a i,   I n d i a ,   3 - 5   M a rc h   2 0 1 6 .   [1 8 ]   O.  Ka tz   a n d   D.  M a lk a ,   “ De sig n   o f   N o v e l  S OI  1   ×   4   O p ti c a l  P o w e r  S p li tt e r  u si n g   s e v e n   Ho rizo n tally   S lo tt e d   W a v e g u id e s ” ,  Ph o to n ics   a n d   N a n o stru c tu re s  -   F u n d a me n t a ls  a n d   Ap p li c a ti o n s ,  v o l .   2 5 ,   p p .   9 - 1 3 ,   2 0 1 7 .     [1 9 ]   S .   C.   Ja in ,   e t  a l .,  “ I II – N it rid e s:  G ro w th ,   C h a ra c teriz a ti o n ,   a n d   P r o p e rti e s ” ,  J o u rn a l  o f  A p p li e d   Ph y si c s ,   8 7 ,   p p .   9 6 5 ,   2 0 0 0 .   [2 0 ]   A.   S to lz,   e t  a l . ,   “ Op ti c a l   W a v e g u id e   L o ss   M in im iz e d   in to   G a ll iu m   N it rid e   b a se d   S tru c tu re s   G r o w n   by   M e tal   O rg a n ic   V a p o r   P h a se   E p it a x y ” ,  Ap p li e d   Ph y sic s L e tt e r ,  9 8 ,   1 6 1 9 0 3 ,  2 0 1 1 .   [2 1 ]   R.   W.   P u rn a m a n in g si h ,  e t  a l .,   “ De sig n   o f  G a N - b a s e d   L o w   L o ss   Y - Bra n c h   P o w e r  S p li tt e r” ,   M a k a ra   J o u rn a l  o f   T e c h n o l o g y ,   v o l.   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 1 - 1 0 6 ,   2 0 1 5 .   [2 2 ]   A .   A r v iza   a n d   R. W .   P u r n a m a n in g sih ,   “ De sig n   o f   S - Be n d   Y - Bra n c h   P o w e r  S p li tt e r  w it h   M M I   S tru c t u re ” ,  2 0 1 4 Pro c e e d i n g   o f  S PIE ,   In ter n a ti o n a l  S e min a r   o n   P h o t o n ics ,   O p ti c s,  a n d   Its  Ap p li c a ti o n ,   p p .   9 4 4 4 1 1 1 - 9 4 4 4 1 1 5 ,   2 0 1 4 .   [2 3 ]   T .   S e k i y a ,   e t  a l .,   “ De sig n ,   F a b rica ti o n ,   a n d   Op t ica l  Ch a ra c teristics   o f  F re e sta n d in g   G a N   Wav e g u id e s  o n   S il ico n   S u b stra te ” ,  J o u r n a l  o f  V a c u u m  S c ien c e   &   T e c h n o lo g y   B,   N a n o tec h n o l o g y   a n d   M icr o e lec tro n ics :  M a ter ia ls,   Pro c e ss in g ,   M e a su re me n t,   a n d   P h e n o me n a ,   3 3 ,   0 3 1 2 0 7 ,   2 0 1 5 .   [2 4 ]   X .   G a o ,   e t  a l . ,   “ M o n o li t h ic  III - Nitri d e   P h o to n ic  In teg ra ti o n   t o w a rd   M u lt if u n c ti o n a l  D e v ice s ” ,  Op ti c s  L e tt e rs ,    V o l .   4 2 ,   n o .   2 3 ,   p p .   4 8 5 3 - 4 8 5 6 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 ,  Octo b er   2 0 1 8   :    386 6   –   3 8 7 4   3874   [2 5 ]   L . B. S o ld a n o ,   e t  a l . ,   “ P lan a r  M o n o - m o d e   Op ti c a l  Co u p lers   b a se d   o n   M u lt i - m o d e   In terf e re n c e   E ff e c ts” ,   J o u rn a l  o f   L ig h twa v e   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 0 ,   n o .   7 ,   p p .   1 8 4 3 - 1 8 5 0 ,   1 9 9 2 .   [2 6 ]   R.   Ulrich ,   a n d   G .   A d e le,  G . ,   “ S e l f - i m a g in g   in   Ho m o g e n e o u s  P lan a r  Op ti c a l  W a v e g u id e s ” ,   Ap p li e d   Ph y sic s  L e tt e rs ,  v o l.   2 7 ,   n o .   6 ,   p p .   3 3 7 - 3 3 9 ,   1 9 7 5 .   [2 7 ]   L.   B  S o ld a n o   a n d   E.   C.   M .   P e n n i n g s,  “ Op ti c a l  M u lt i - m o d e   In terf e re n c e   De v ic e s  b a se d   o n   S e lf - ima g in g :  P ri n c ip le s   a n d   A p p li c a ti o n s” ,   J .   L ig h twa v e   T e c h n o l o g y ,   v o l.   1 3 ,   n o .   4 ,   p p .   6 1 5 - 6 2 7 ,   1 9 9 5 .       B I O G RA P H I E S   O F   AUTH O RS        Re tn o   W ig a ja t r i  Pu r n a m a n i n g sih   re c e iv e d   th e   u n d e rg ra d u a te  d e g re e   in   En g in e e rin g   P h y sic s  f ro m   t he   Ba n d u n g   In stit u te  o f   T e c h n o l o g y ,   Ba n d u n g ,   In d o n e sia   in   1 9 8 5 ,   t h e   M . E n g . d e g re e   in   Op t o   El e c tro tec h n i q u e s  a n d   L a se r  A p p li c a ti o n ,   t h e   Un iv e rit a s  In d o n e sia ,   Ja k a rta,  In d o n e sia   in   1 9 9 2   a n d   t h e   P h . D.   d e g re e   in   Op to   E lec tro tec h n i q u e s  a n d   L a se r  A p p li c a ti o n ,   th e   Un iv e rit a s  In d o n e sia ,   Ja k a rt a ,   In d o n e sia   in   2 0 0 6 .   S h e   is  c u rr e n tl y   As so c .   P ro f e ss o r  in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   De p a rt m e n t  o f   Un iv e rsitas   In d o n e sia .   He r  c u rre n t  re se a r c h   d e d ica tes   to   th e   a d v a n c e m e n ts  o f   III - n it rid e w id e   b a n d g a p   se m ico n d u c to r   p h y sic s an d   d e sig n   tec h n o lo g ies   f o r  c o m m u n ica ti o n   a p p li c a ti o n .       Ny i  Ra d e n   Po e s p a w a ti   re c e iv e d   th e   u n d e rg ra d u a te  d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g     f ro m   t he   Un iv e rsitas   In d o n e sia ,   De p o k ,   I n d o n e sia   in   1 9 8 5 ,   t h e M . E n g . d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   th e   Un iv e rit a s  In d o n e sia ,   Ja k a rta,  In d o n e sia   i n   1 9 9 2   a n d   t h e   P h . D.   d e g re e   a lso   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   th e   Un iv e rit a s  In d o n e sia ,   Ja k a rta,   In d o n e sia   in   2 0 0 5 .   S h e   is   c u rre n tl y   is   a   F u ll .   P ro f e ss o r   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   De p a rtm e n t  of   Un iv e rsitas   In d o n e sia .   He r   c u rre n t   re se a rc h   d e d ica tes   to   th e   a d v a n c e m e n ts   of   Op to e lec tro n ic   De sig n ,   in c l u d in g   III - n it ri d e   w id e   b a n d g a p   s e m ico n d u c t o r   p h y sic s   a n d   d e sig n   tec h n o l o g ies   f o r  c o m m u n ica ti o n   a n d   a lso   so lar ce ll .       Elh a d j  Do g h e c e   re c e i v e d   th e   P h D  d e g re e   f ro m   t he   Un iv e rsit y   o f  S c ien c e   &   Tec h n o lo g y   in   1 9 9 3   a t  L il le  1   -   In stit u t  d ' El e c tro n iq u e   d e   M icro é lec tro n i q u e   e t  d e   Na n o tec h n o l o g ie  (IE M N),  L il le,  F ra n c e ,   L il le,  F ra n c e .   He   isc u rre n tl y   i s  a   F u ll   P ro f e ss o r  in   Un iv e rsity   o f  V a len c ien n e s  a n d   Ha in a u d   Ca m b re sis,V a len c ien n e s.His  p ri m a r y   re se a r c h   in tere st  a re   th e   st u d y   o f  n e w   f a m il y   o f   m a teria ls  a n d   a p p li c a ti o n   in t o   f u tu re   g e n e ra ti o n   o f   a c ti v e   p h o to n ic  d e v ice s.  He   h a s  d e li v e re d   n u m e ro u s  in v it e d   p re se n tatio n s  in   n a ti o n a l  a n d   in t e rn a ti o n a l  c o n f e re n c e s,  a n d   se rv e d   a s  a   re v ie w   p a n e li st  f o r  m a n y   n a ti o n a l  a n d   in ter n a ti o n a l  re se a rc h   p r o g ra m s.  He   h a s p u b li sh e d   o v e r  1 0 0   re f e re e d   jo u rn a l  p a p e rs.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.