Дизайнфотоникинтегральләштерелгән схема
Фотоник интеграль схемалар(PIC) еш кына математик сценарийлар ярдәмендә эшләнә, чөнки интерферометрларда яки юл озынлыгына сизгер булган башка кушымталарда юл озынлыгы мөһим.PICпластинага берничә катлам (гадәттә 10нан 30га кадәр) сызып ясала, алар күп почмаклы формалардан тора, еш кына GDSII форматында күрсәтелә. Файлны фотомаска җитештерүчегә җибәргәнче, дизайнның дөреслеген тикшерү өчен PICны симуляцияләү мөмкинлеге бик кирәк. Симуляция берничә дәрәҗәгә бүленә: иң түбән дәрәҗә - өч үлчәмле электромагнит (EM) симуляциясе, анда симуляция дулкын озынлыгы дәрәҗәсендә башкарыла, гәрчә материалдагы атомнар арасындагы үзара бәйләнешләр макроскопик масштабта эшкәртелә. Гадәти ысулларга өч үлчәмле чикле аермалы вакыт өлкәсе (3D FDTD) һәм үзрежимлы киңәю (EME) керә. Бу ысуллар иң төгәл, ләкин PIC симуляциясенең бөтен вакыты өчен гамәли түгел. Киләсе дәрәҗә - 2,5 үлчәмле ЭМ симуляциясе, мәсәлән, чикле аермалы нур таралуы (FD-BPM). Бу ысуллар күпкә тизрәк, ләкин бераз төгәллекне югалта һәм параксиаль таралуны гына эшкәртә ала һәм, мәсәлән, резонаторларны симуляцияләү өчен кулланылмый. Киләсе дәрәҗә - 2D ЭМ симуляциясе, мәсәлән, 2D FDTD һәм 2D BPM. Алар шулай ук тизрәк, ләкин функциональлеге чикләнгән, мәсәлән, алар поляризация ротаторларын симуляцияли алмыйлар. Тагын бер дәрәҗә - тапшыру һәм/яки таралу матрицасы симуляциясе. Һәр төп компонент керү һәм чыгу белән компонентка кайтарыла, ә тоташкан дулкын үткәргече фаза күчеше һәм сүнү элементына кайтарыла. Бу симуляцияләр бик тиз. Чыгыш сигналы тапшыру матрицасын керү сигналына тапкырлау юлы белән алына. Таркалу матрицасы (аның элементлары S-параметрлары дип атала) бер яктагы керү һәм чыгу сигналларын тапкырлап, компонентның икенче ягындагы керү һәм чыгу сигналларын таба. Нигездә, таралу матрицасы элемент эчендәге чагылышны үз эченә ала. Таркалу матрицасы гадәттә һәр үлчәмдә тапшыру матрицасыннан ике тапкыр зуррак. Кыскасы, 3D ЭМнан тапшыру/таркалу матрицасы симуляциясенә кадәр, симуляциянең һәр катламы тизлек һәм төгәллек арасында компромисс күрсәтә, һәм дизайнерлар дизайнны тикшерү процессын оптимальләштерү өчен үзләренең конкрет ихтыяҗлары өчен дөрес симуляция дәрәҗәсен сайлыйлар.
Шулай да, кайбер элементларның электромагнит симуляциясенә таяну һәм бөтен PICны симуляцияләү өчен таралу/тапшыру матрицасын куллану агым пластинасы алдында тулысынча дөрес дизайнны гарантияләми. Мәсәлән, дөрес исәпләнмәгән юл озынлыклары, югары тәртип режимнарын нәтиҗәле рәвештә бастырмый торган күп режимлы дулкын үткәргечләр, яки бер-берсенә бик якын урнашкан һәм көтелмәгән тоташу проблемаларына китерә торган ике дулкын үткәргеч симуляция вакытында сизелмәскә мөмкин. Шуңа күрә, алдынгы симуляция кораллары көчле дизайнны тикшерү мөмкинлекләрен бирсә дә, проектның төгәллеген һәм ышанычлылыгын тәэмин итү һәм агым сызыгы куркынычын киметү өчен, дизайнер тарафыннан югары дәрәҗәдәге игътибарлылык һәм игътибарлы тикшерү, практик тәҗрибә һәм техник белемнәр белән берлектә таләп ителә.
Сирәк FDTD дип аталган техника, проектны раслау өчен, 3D һәм 2D FDTD симуляцияләрен турыдан-туры тулы PIC проектында башкарырга мөмкинлек бирә. Теләсә нинди электромагнит симуляция коралы өчен бик зур масштаблы PICны симуляцияләү авыр булса да, сирәк FDTD шактый зур локаль мәйданны симуляцияли ала. Традицион 3D FDTDда симуляция электромагнит кырының алты компонентын билгеле бер квантланган күләм эчендә башлап җибәрүдән башлана. Вакыт узу белән күләмдәге яңа кыр компоненты исәпләнә һ.б. Һәр адым күп исәпләүне таләп итә, шуңа күрә ул озак вакыт ала. Сирәк 3D FDTDда, күләмнең һәр ноктасында һәр адымда исәпләү урынына, теоретик яктан теләсә нинди зур күләмгә туры килә торган һәм шул компонентлар өчен генә исәпләнә торган кыр компонентлары исемлеге саклана. Һәр вакыт адымында кыр компонентларына янәшә нокталар өстәлә, ә билгеле бер көч чигеннән түбән кыр компонентлары төшерелә. Кайбер структуралар өчен бу исәпләү традицион 3D FDTDга караганда берничә тапкыр тизрәк була ала. Шулай да, сирәк FDTDS дисперсияле структуралар белән эш иткәндә яхшы эшләми, чөнки бу вакыт кыры артык күп тарала, нәтиҗәдә бик озын һәм идарә итү авыр булган исемлекләр барлыкка килә. 1 нче рәсемдә поляризация нуры бүлгеченә (PBS) охшаш 3D FDTD симуляциясенең скриншоты күрсәтелгән.
1 нче рәсем: 3D сирәк FDTD моделеннан алынган симуляция нәтиҗәләре. (А) - симуляцияләнә торган структураның өске күренеше, ул юнәлешле тоташтыргыч. (Б) Квази-TE кузгатуын кулланып симуляциянең скриншотын күрсәтә. Югарыдагы ике диаграмма квази-TE һәм квази-TM сигналларының өске күренешен, ә астагы ике диаграмма тиешле кисемтә күренешен күрсәтә. (В) Квази-TM кузгатуын кулланып симуляциянең скриншотын күрсәтә.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 23 июле