Dizaynafotonîkdevreya entegre
Çerxên entegre yên fotonîkî(PIC) pir caran bi alîkariya skrîptên matematîkî têne sêwirandin ji ber girîngiya dirêjahiya rêyê di interferometeran an serîlêdanên din ên ku ji dirêjahiya rêyê re hesas in.WÊNEbi şêwekirina gelek tebeqeyan (bi gelemperî 10 heta 30) li ser waferekê tê çêkirin, ku ji gelek şeklên polîgonal pêk tên, ku pir caran bi formata GDSII têne temsîl kirin. Berî ku pelê ji çêkerê maskeya fotoyê re were şandin, pir tê xwestin ku meriv bikaribe PIC-ê simul bike da ku rastbûna sêwiranê piştrast bike. Simulasyon li gelek astan tê dabeş kirin: asta herî nizm simulasyona elektromagnetîk (EM) ya sê-alî ye, ku simulasyon di asta bin-dirêjahiya pêlê de tê kirin, her çend têkiliyên di navbera atoman de di materyalê de di pîvana makroskopîk de têne rêvebirin. Rêbazên tîpîk Domayna Demê ya sê-alî ya cûdahiya dawî (3D FDTD) û berfirehkirina moda xwerû (EME) vedihewîne. Ev rêbaz herî rast in, lê ji bo tevahiya dema simulasyona PIC-ê ne pratîk in. Asta din simulasyona EM ya 2.5-alî ye, wekî belavbûna tîrêjê ya cûdahiya dawî (FD-BPM). Ev rêbaz pir zûtir in, lê hin rastbûnê feda dikin û tenê dikarin belavbûna paraksîal birêve bibin û nikarin ji bo simulasyona rezonatoran werin bikar anîn, mînakî. Asta din simulasyona EM ya 2D ye, wek 2D FDTD û 2D BPM. Ev jî zûtir in, lê fonksiyonelîteya wan sînordar e, wek mînak ew nikarin zivirên polarîzasyonê simul bikin. Astek din jî simulasyona matrîksa veguheztinê û/an belavbûnê ye. Her pêkhateya sereke tê kêmkirin bo pêkhateyek bi têketin û derketinê, û rêberê pêlê yê girêdayî tê kêmkirin bo hêmanek guheztina qonaxê û qelsbûnê. Ev simulasyon pir zû ne. Sînyala derketinê bi pirkirina matrîksa veguheztinê bi sînyala ketinê ve tê bidestxistin. Matrîksa belavbûnê (ku hêmanên wê wekî parametreyên S têne binavkirin) sînyalên ketin û derketinê li aliyekî pir dike da ku sînyalên ketin û derketinê li aliyê din ê pêkhateyê bibîne. Di bingeh de, matrîksa belavbûnê refleksa di hundurê hêmanê de dihewîne. Matrîksa belavbûnê bi gelemperî di her pîvanê de du caran ji matrîksa veguheztinê mezintir e. Bi kurtasî, ji EM ya 3D bigire heya simulasyona matrîksa veguheztin/belavbûnê, her qatek simulasyonê danûstandinek di navbera leza û rastbûnê de pêşkêş dike, û sêwiraner asta rast a simulasyonê ji bo hewcedariyên xwe yên taybetî hildibijêrin da ku pêvajoya pejirandina sêwiranê çêtir bikin.
Lêbelê, xwe dispêrin simulasyona elektromagnetîk a hin hêmanan û bi karanîna matrîksek belavbûn/veguhestinê ji bo simulasyona tevahiya PIC-ê, sêwirandinek bi tevahî rast li pêşiya plakaya herikînê garantî nake. Mînakî, dirêjahiya rêyên xelet hesabkirî, rêberên pêlên pirmodî yên ku nikarin bi bandor modên rêza bilind bitepisînin, an du rêberên pêlên ku pir nêzîkî hev in û dibin sedema pirsgirêkên girêdana neçaverêkirî, îhtîmal e ku di dema simulasyonê de neyên tespît kirin. Ji ber vê yekê, her çend amûrên simulasyonê yên pêşkeftî şiyanên pejirandina sêwiranê yên bihêz peyda dikin jî, ew dîsa jî hewceyê pileya bilind a hişyariyê û vekolîna baldar ji hêla sêwiraner ve, digel ezmûna pratîkî û zanîna teknîkî, dike da ku rastbûn û pêbaweriya sêwiranê were misoger kirin û xetera pelê herikînê kêm bike.
Teknîkek bi navê FDTD ya kêm dihêle ku simulasyonên FDTD yên 3D û 2D rasterast li ser sêwirana PIC-ek bêkêmasî werin kirin da ku sêwiran were piştrast kirin. Her çend ji bo her amûrek simulasyona elektromagnetîk zehmet be ku PIC-ek pir mezin simul bike jî, FDTD-ya kêm dikare qadeke herêmî ya pir mezin simul bike. Di FDTD-ya 3D ya kevneşopî de, simulasyon bi destpêkirina şeş pêkhateyên qada elektromagnetîk di nav cildek kûantîzkirî ya diyarkirî de dest pê dike. Her ku dem pêşve diçe, pêkhateya qada nû di cildê de tê hesibandin, û hwd. Her gav gelek hesabkirinê hewce dike, ji ber vê yekê demek dirêj digire. Di FDTD-ya 3D ya kêm de, li şûna ku di her gavê de li her xalek cildê were hesab kirin, navnîşek pêkhateyên qadê tê parastin ku bi teorîkî dikare bi cildek mezin a keyfî re têkildar be û tenê ji bo wan pêkhateyan were hesibandin. Di her gavek demê de, xalên li kêleka pêkhateyên qadê têne zêdekirin, dema ku pêkhateyên qadê yên li jêr sînorê hêzek diyarkirî têne avêtin. Ji bo hin avahiyan, ev hesabkirin dikare çend rêzên mezinahî ji FDTD-ya 3D ya kevneşopî zûtir be. Lêbelê, FDTDS-yên kêm dema ku bi avahiyên belavbûyî re mijûl dibin baş performans nakin ji ber ku ev qada demê pir belav dibe, di encamê de lîsteyên pir dirêj û birêvebirina wan dijwar dibe. Wêne 1 mînakek dîmenderek simulasyonek FDTD-ya 3D-yê ya dişibihe parçekera tîrêjê ya polarîzasyonê (PBS) nîşan dide.
Wêne 1: Encamên simulasyonê ji FDTD-ya 3D ya kêm. (A) dîmenek ji jor a avahiya ku tê simulasyonkirin e, ku hevgirêkek arasteyî ye. (B) Wêneyek ji ekrana simulasyonê nîşan dide ku bi karanîna teşwîqkirina quasi-TE tê bikar anîn. Du dîyagramên li jor dîmena ji jor a sînyalên quasi-TE û quasi-TM nîşan didin, û du dîyagramên li jêr dîmena xaçerêyî ya têkildar nîşan didin. (C) Wêneyek ji ekrana simulasyonê nîşan dide ku bi karanîna teşwîqkirina quasi-TM tê bikar anîn.
Dema weşandinê: 23ê Tîrmehê, 2024