Sêwirana çerxa yekbûyî ya fotonîkî

Design offotonikçerxa entegre

Çêrokên entegre yên fotonîkî(PIC) bi gelemperî bi alîkariya nivîsarên matematîkî têne sêwirandin ji ber girîngiya dirêjahiya rê di navbeynkaran an serîlêdanên din ên ku ji dirêjahiya rê de hesas in.PICbi xêzkirina çend qatan (bi gelemperî 10 heta 30) li ser waferek, ku ji gelek şiklên pirgonal pêk tên, bi gelemperî di forma GDSII de têne destnîşan kirin, têne çêkirin. Berî şandina pelê ji çêkerê wênemaskê re, bi tundî tê xwestin ku meriv bikaribe PIC-ê simule bike da ku rastdariya sêwiranê verast bike. Simulasyon li gelek astan tê dabeş kirin: asta herî jêrîn simulasyona elektromagnetîk (EM) ya sê-alî ye, ku simulasyon di asta jêr-dirêjahiya pêlê de tête kirin, her çend danûstendinên di navbera atomên materyalê de di pîvana makroskopî de têne rêve kirin. Rêbazên tîpîk di nav de domaina-dema-cudahiya dawî ya sê-alî (3D FDTD) û berfirehkirina eigenmode (EME) hene. Van rêbazan herî rast in, lê ji bo tevahiya dema simulasyona PIC-ê ne pratîk in. Asta din simulasyona EM-ya 2.5-alî ye, wekî belavkirina tîrêjê-cudabûna dawî (FD-BPM). Van rêbazan pir zûtir in, lê hin rastbûnê dikin qurban û tenê dikarin belavkirina paraxial bi rê ve bibin û nekarin ji bo nimûnekirina resonatoran, mînakî, werin bikar anîn. Asta din simulasyona 2D EM e, wekî 2D FDTD û 2D BPM. Vana jî zûtir in, lê xwedan fonksiyonek tixûbdar in, wekî ku ew nikarin rotatorên polarîzasyonê simul bikin. Asta din jî simulasyona matrixê veguheztin û / an belavkirinê ye. Her pêkhateyek sereke ji pêkhateyek bi ketin û derketinê re tê kêm kirin, û rêgirê pêlê girêdayî bi veguheztina qonaxê û hêmanek kêmbûnê tê kêm kirin. Ev simulasyon pir bilez in. Nîşana derketinê bi zêdekirina matrixa veguheztinê bi sînyala têketinê tê wergirtin. Matrixa belavbûnê (ya ku hêmanên wê jê re S-parametre tê gotin) sînyalên ketin û derketinê li aliyekî zêde dike da ku sînyalên ketin û derketinê li aliyê din ê pêkhateyê bibîne. Di bingeh de, matrixa belavbûnê refleksa di hundurê hêmanê de vedihewîne. Matrixa belavbûnê bi gelemperî di her pîvanê de du caran ji matrixa veguheztinê mezintir e. Bi kurtahî, ji 3D EM bigire heya simulasyona matrixê ya veguheztinê / belavbûnê, her qatek simulasyonê di navbera bilez û rastbûnê de danûstendinek peyda dike, û sêwiran ji bo hewcedariyên xwe yên taybetî asta rast a simulasyonê hilbijêrin da ku pêvajoya pejirandina sêwiranê xweştir bikin.

Lêbelê, xwe dispêre simulasyona elektromagnetîk a hin hêmanan û karanîna matrixek belavbûn / veguheztinê ji bo simulasyona tevahiya PIC-ê, sêwiranek bi tevahî rast li ber plakaya herikê garantî nake. Mînakî, dirêjahiya rêyên şaş têne hesibandin, pêlên pirmode yên ku bi bandor modên rêza bilind napejirînin, an du rêgirên ku pir nêzikî hev in ku dibin sedema pirsgirêkên hevgirtinê yên nediyar, dibe ku di dema simulasyonê de neyên dîtin. Ji ber vê yekê, her çend amûrên simulasyonê yên pêşkeftî kapasîteyên pejirandina sêwiranê yên hêzdar peyda dikin, lê dîsa jî ji hêla sêwiraner ve, bi ezmûna pratîk û zanîna teknîkî re, astek bilind hişyarî û çavdêrîkirina baldar hewce dike, ji bo ku rastbûn û pêbaweriya sêwiranê were misoger kirin û xetera sêwiranê kêm bike. pelê herikînê.

Teknîkîyek bi navê FDTD-ya sparse dihêle ku simulasyonên 3D û 2D FDTD rasterast li ser sêwirana PIC-ê ya bêkêmasî were kirin da ku sêwiranê rast bike. Her çend ji bo her amûrek simulasyona elektromagnetîk dijwar e ku meriv PICek pir mezin simule bike jî, FDTD-ya hindik dikare deverek herêmî ya pir mezin simule bike. Di 3D FDTD ya kevneşopî de, simulasyon bi destpêkirina şeş hêmanên qada elektromagnetîk di hundurê volteyek quantîzekirî ya taybetî de dest pê dike. Her ku dem pêşve diçe, hêmana zeviyê ya nû ya di hêjmarê de tê hesibandin, û hwd. Her gav gelek hesab hewce dike, ji ber vê yekê ew demek dirêj digire. Di 3D FDTD-ya sparse de, li şûna ku di her gavê de li her xala hejmêjê were hesibandin, navnîşek pêkhateyên zeviyê tête parastin ku bi teorîkî dikare bi rêjeyek kêfî ya mezin re têkildar be û tenê ji bo wan pêkhateyan were hesibandin. Di her gavê de, xalên li tenişta pêkhateyên zeviyê têne zêdekirin, di heman demê de pêkhateyên zeviyê li jêr tixûbek hêzek diyar têne avêtin. Ji bo hin avahiyan, ev hesab dikare ji 3D FDTD-ya kevneşopî çend rêzikên mezinahiyê zûtir be. Lêbelê, FDTDS-yên kêm dema ku bi strukturên belavbûyî re mijûl dibin baş nabin ji ber ku ev zevî pir zêde belav dibe, di encamê de navnîşên ku pir dirêj û birêvebirina wan dijwar in. Wêneyê 1 mînakek dîmenek simulasyonek 3D FDTD-ya ku mîna dabeşkerek tîrêjê polarîzasyonê (PBS) ye nîşan dide.

Wêne 1: Encamên simulasyonê ji FDTD 3D kêm. (A) dîmenek jorîn a strukturê ye ku tê simulasyon kirin, ku hevalbendek rêgez e. (B) Dîmenek simulasyonek bi karanîna heyecana quasi-TE nîşan dide. Du diagramên li jor dîmena jorîn a sînyalên quasi-TE û quasi-TM nîşan didin, û du diagramên li jêr nihêrîna xaçerê ya têkildar nîşan didin. (C) Dîmenek simulasyonek bi karanîna heyecana quasi-TM nîşan dide.


Dema şandinê: 23-23-2024