清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Software- and hardware-accelerated inverse design of photonic devices

计算机科学 软件 反向 光子学 计算机硬件 软件设计 嵌入式系统 软件开发 光电子学 物理 操作系统 几何学 数学
作者
Peng Sun,Ashkan Seyedi,Liron Gantz
标识
DOI:10.1117/12.3065466
摘要

Co-Packaged Optics offer superior energy efficiency and data density compared to pluggable and onboard optics. As optical engines become more tightly integrated with switch silicon, new challenges emerge in thermal management, yield and reliability – highlighting the need for innovative photonic devices. Inverse design using the adjoint method enables efficient exploration of high-dimensional parameter spaces and is particularly well suited for multi-objective optimization of photonic structures with complex geometries. We accelerate the inverse design process through both software and hardware improvements. On the hardware side, we leverage the high memory bandwidth of GPUs by porting an open-source inverse design toolkit to GPUs. Single-GPU FDTD simulations achieve up to ~100× speedup over CPU implementations, consistent with memory bandwidth advantages. Multi-GPU FDTD simulations demonstrate over 95% parallel efficiency on an NVIDIA DGX-2 server equipped with 16 NVLink-connected Tesla V100 GPUs. As device complexity increases and hundreds of design parameters are needed to define intricate geometries, gradient computation emerges as a major bottleneck – often surpassing FDTD simulation time. To overcome this challenge, we develop an Autograd-based gradient computation algorithm tailored for complex geometries, achieving approximately a 60× speedup in gradient computation. We demonstrate the enhanced simulation and design capability through three representative examples: (1) a polarization-splitting grating coupler with record-high coupling efficiency; (2) a single-polarization grating coupler with wide bandwidth covering the entire CWDM band; and (3) a rib-waveguide ring coupler with 2× reduced sensitivity to etch-depth variation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
biochemistry发布了新的文献求助10
42秒前
英俊的小懒虫完成签到 ,获得积分10
1分钟前
土土桔子糖完成签到,获得积分10
1分钟前
打打应助biochemistry采纳,获得10
1分钟前
披着羊皮的狼完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
鹊临前发布了新的文献求助10
1分钟前
2分钟前
biochemistry发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
spinon完成签到,获得积分10
2分钟前
善良的冰颜完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ajing完成签到,获得积分10
2分钟前
Wenjing完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Autin完成签到,获得积分10
3分钟前
xiaofeixia完成签到 ,获得积分10
3分钟前
Able完成签到,获得积分10
3分钟前
阿曼尼完成签到 ,获得积分10
3分钟前
野蛮的正义完成签到 ,获得积分10
4分钟前
研友_nxw2xL完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
朱子涵完成签到,获得积分10
4分钟前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
如歌完成签到,获得积分10
4分钟前
朱子涵发布了新的文献求助10
4分钟前
我是笨蛋完成签到 ,获得积分10
5分钟前
蝎子莱莱xth完成签到,获得积分10
6分钟前
氢锂钠钾铷铯钫完成签到,获得积分10
6分钟前
Square完成签到,获得积分10
6分钟前
lily完成签到 ,获得积分10
6分钟前
笔墨纸砚完成签到 ,获得积分10
7分钟前
慈祥的白昼完成签到,获得积分10
7分钟前
桥西小河完成签到 ,获得积分10
8分钟前
干净的琦应助雪山飞龙采纳,获得30
8分钟前
顺利问玉完成签到 ,获得积分10
9分钟前
Willa应助雪山飞龙采纳,获得10
9分钟前
naczx完成签到,获得积分0
9分钟前
vbnn完成签到 ,获得积分10
9分钟前
9分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6440875
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8254747
关于积分的说明 17571967
捐赠科研通 5499129
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900102
邀请新用户注册赠送积分活动 1876725
关于科研通互助平台的介绍 1716916