Тарҳрезиифотониксхемаи интегралй
Схемаҳои интегралӣ фотоникӣ(PIC) аксар вақт бо ёрии скриптҳои математикӣ тарҳрезӣ мешаванд, зеро аҳамияти дарозии роҳ дар интерферометрҳо ё дигар барномаҳое, ки ба дарозии роҳ ҳассосанд.PICбо латукӯб кардани қабатҳои сершумор (одатан аз 10 то 30) дар вафли истеҳсол карда мешавад, ки аз шаклҳои зиёди бисёркунҷа иборатанд, ки аксар вақт дар формати GDSII муаррифӣ мешаванд. Пеш аз фиристодани файл ба истеҳсолкунандаи фотомаск, хеле матлуб аст, ки қобилияти тақлид кардани PIC барои санҷиши дурустии тарроҳӣ дошта бошед. Моделсозӣ ба якчанд сатҳҳо тақсим мешавад: сатҳи пасттарин симулятсияи сеченакаи электромагнитӣ (EM) мебошад, ки дар он моделсозӣ дар сатҳи зеримавҷ иҷро карда мешавад, гарчанде ки таъсири мутақобилаи атомҳои мавод дар миқёси макроскопӣ сурат мегирад. Усулҳои маъмулӣ фарқияти се-ченакаи ниҳоии Time-domain (3D FDTD) ва тавсеаи ҳолати eigenmode (EME) мебошанд. Ин усулҳо дақиқтаринанд, аммо барои тамоми вақти симулятсияи PIC амалан ғайриимкон мебошанд. Сатҳи оянда симулятсияи 2,5-ченакаи EM мебошад, ба монанди паҳншавии чӯбҳои ниҳоии фарқият (FD-BPM). Ин усулҳо хеле тезтаранд, аммо баъзе дақиқиро қурбон мекунанд ва метавонанд танҳо паҳншавии параксиалиро идора кунанд ва масалан, барои тақлид кардани резонаторҳо истифода намешаванд. Сатҳи навбатӣ моделсозии 2D EM, ба монанди 2D FDTD ва 2D BPM мебошад. Инҳо низ тезтаранд, аммо функсияҳои маҳдуд доранд, ба монанди онҳо наметавонанд ротаторҳои поляризатсияро тақлид кунанд. Сатҳи минбаъда ин симулятсияи матритсаи интиқол ва/ё пароканда мебошад. Ҳар як ҷузъи асосӣ ба ҷузъе бо вуруд ва баромад кам карда мешавад ва мавҷи пайвастшуда ба тағирёбии фаза ва унсури сустшавӣ кам карда мешавад. Ин симулятсияҳо хеле зуд мебошанд. Сигнали баромад бо роҳи зарб кардани матритсаи интиқол ба сигнали даромад ба даст оварда мешавад. Матритсаи пароканда (элементҳои онҳоро S-параметрҳо меноманд) сигналҳои даромад ва баромадро дар як тараф зиёд мекунад, то сигналҳои даромад ва баромадро дар тарафи дигари компонент пайдо кунанд. Асосан, матритсаи пароканда инъикоси дохили элементро дар бар мегирад. Матритсаи пароканда одатан аз матритсаи интиқол дар ҳар як андоза ду маротиба калонтар аст. Хулоса, аз 3D EM то симулятсияи матритсаи интиқол/пароканда, ҳар як қабати моделиронӣ муомилоти байни суръат ва дақиқро пешкаш мекунад ва тарроҳон сатҳи дурусти моделиронӣ барои эҳтиёҷоти мушаххаси худ барои оптимизатсияи раванди тасдиқи тарҳро интихоб мекунанд.
Бо вуҷуди ин, такя ба симулятсияи электромагнитии унсурҳои муайян ва истифодаи матритсаи пароканда/интиқол барои тақлид кардани тамоми PIC тарҳи комилан дурустро дар пеши лавҳаи ҷараён кафолат намедиҳад. Масалан, дарозии роҳи нодуруст ҳисобшуда, мавҷҳои бисёрмоҳавӣ, ки режимҳои баландтартибро ба таври муассир пахш карда наметавонанд ё ду мавҷгире, ки ба ҳамдигар хеле наздиканд, ки боиси мушкилоти ғайричашмдошти пайвастшавӣ мешаванд, ҳангоми симулятсия эҳтимолан ошкор нашаванд. Аз ин рӯ, гарчанде ки воситаҳои пешрафтаи моделиронӣ қобилиятҳои пурқуввати тасдиқи тарҳро фароҳам меоранд, он ҳанӯз ҳам дараҷаи баланди ҳушёрӣ ва санҷиши бодиққат аз ҷониби тарроҳиро дар якҷоягӣ бо таҷрибаи амалӣ ва донишҳои техникӣ талаб мекунад, то дақиқӣ ва эътимоднокии тарҳро таъмин кунад ва хатари онро коҳиш диҳад. варақаи ҷараён.
Техникае, ки FDTD ном дорад, имкон медиҳад, ки моделиронии 3D ва 2D FDTD мустақиман дар тарҳи мукаммали PIC иҷро карда шавад, то тарҳро тасдиқ кунад. Гарчанде ки барои ҳар як асбоби симулятсияи электромагнитӣ тақлид кардани PIC-и миқёси хеле калон душвор аст, FDTD-и камёфт қодир аст як минтақаи хеле калони маҳаллиро тақлид кунад. Дар FDTD анъанавии 3D, моделиронӣ бо оғоз кардани шаш ҷузъи майдони электромагнитӣ дар ҳаҷми муайяни квантӣ оғоз меёбад. Бо гузашти вақт, ҷузъи нави майдон дар ҳаҷм ҳисоб карда мешавад ва ғайра. Ҳар як қадам ҳисобу китоби зиёдро талаб мекунад, бинобар ин вақти зиёдро мегирад. Дар FDTD-и камёфт, ба ҷои ҳисоб кардан дар ҳар як қадам дар ҳар як нуқтаи ҳаҷм, рӯйхати ҷузъҳои саҳроӣ нигоҳ дошта мешавад, ки метавонанд аз ҷиҳати назариявӣ ба ҳаҷми худсарона калон мувофиқ бошанд ва танҳо барои он ҷузъҳо ҳисоб карда шаванд. Дар ҳар як қадами вақт, нуқтаҳои шафати ҷузъҳои саҳро илова карда мешаванд, дар ҳоле ки ҷузъҳои саҳроӣ аз ҳадди муайяни қудрат поёнтар мешаванд. Барои баъзе сохторҳо, ин ҳисобкунӣ метавонад нисбат ба FDTD-и анъанавии 3D якчанд дараҷа тезтар бошад. Аммо, FDTDS-и камёфт ҳангоми кор бо сохторҳои пароканда хуб кор намекунад, зеро ин майдони вақт аз ҳад зиёд паҳн мешавад, ки дар натиҷа рӯйхатҳо хеле дароз ва идора кардан душворанд. Дар расми 1 намунаи скриншоти моделиронии 3D FDTD ба тақсимкунандаи нури поляризатсия (PBS) монанд аст.
Тасвири 1: Натиҷаҳои моделиронӣ аз FDTD 3D пароканда. (A) намуди болоии сохтори тақлидшаванда, ки пайвасткунандаи самт мебошад. (B) Намоиши скриншоти моделиронӣ бо истифода аз ҳаяҷонбахши квази-TE. Ду диаграммаи боло намуди болоии сигналҳои квази-TE ва квази-TMро нишон медиҳанд ва ду диаграммаи зер намуди буриши мувофиқро нишон медиҳанд. (C) Намоиши скриншоти моделиронӣ бо истифода аз ҳаяҷонбахши квази-TM.
Вақти фиристодан: июл-23-2024