د فوټونیک مدغم سرکټ ډیزاین

د ډیزاینفوټونکمدغم سرکټ

فوټونیک مدغم سرکیټونه(PIC) ډیری وختونه د ریاضیکي سکریپټونو په مرسته ډیزاین شوي ځکه چې په انټرفیرومیټرونو یا نورو غوښتنلیکونو کې د لارې اوږدوالی اهمیت لري چې د لارې اوږدوالي سره حساس دي.PICپه ویفر کې د څو پرتونو (معمولا له 10 څخه تر 30 پورې) د پیټر کولو سره رامینځته کیږي ، کوم چې د ډیری پولیګونال شکلونو څخه جوړ شوي ، ډیری وختونه د GDSII شکل کې نمایش کیږي. د فوټوماسک جوړونکي ته د فایل لیږلو دمخه ، دا په کلکه د پام وړ دی چې د ډیزاین سموالي تصدیق کولو لپاره د PIC انډول کولو وړ اوسئ. سمولیشن په څو کچو ویشل شوی دی: ترټولو ټیټه کچه د درې اړخیز برقی مقناطیسي (EM) سمولیشن دی، چیرته چې سمول د فرعي طول موج په کچه ترسره کیږي، که څه هم په موادو کې د اتومونو ترمنځ تعامل په میکروسکوپي پیمانه اداره کیږي. په عادي میتودونو کې درې اړخیز محدود توپیر د وخت ډومین (3D FDTD) او د ایګین موډ توسیع (EME) شامل دي. دا میتودونه خورا دقیق دي ، مګر د PIC سمولو ټول وخت لپاره غیر عملي دي. بله کچه د 2.5-dimensional EM سمولیشن دی، لکه د محدود توپیر بیم تبلیغ (FD-BPM). دا میتودونه خورا ګړندي دي ، مګر یو څه دقت قرباني کوي او یوازې د پاراکسیل تکثیر اداره کولی شي او د مثال په توګه د ریزونټرونو سمولو لپاره نشي کارول کیدی. بله کچه د 2D EM سمولیشن دی، لکه 2D FDTD او 2D BPM. دا هم ګړندي دي، مګر محدود فعالیت لري، لکه څنګه چې دوی نشي کولی د قطبي څرخونو انډول کړي. بله کچه د لیږد او / یا توزیع میټریکس سمولیشن دی. هره لویه برخه د ان پټ او آوټ پوټ سره یوې برخې ته راټیټیږي، او وصل شوي ویوګایډ د مرحلې بدلون او توقیف عنصر ته کم شوی. دا سمولونه خورا ګړندي دي. د محصول سیګنال د ان پټ سیګنال لخوا د لیږد میټریکس ضربولو سره ترلاسه کیږي. د توزیع کولو میټریکس (چې عناصر یې د S-پیرامیټرونو په نوم یادیږي) د برخې په بل اړخ کې د ننوتلو او محصول سیګنالونو موندلو لپاره له یوې خوا د داخل او محصول سیګنالونه ضربوي. اساسا، د توزیع میټرکس د عنصر دننه انعکاس لري. د توزیع میټرکس معمولا په هر ابعاد کې د لیږد میټریکس دوه چنده لوی وي. په لنډیز کې، د 3D EM څخه تر لیږد / توزیع کولو میټریکس سمولیشن پورې، د سمولو هر پرت د سرعت او دقت تر مینځ سوداګریز بند وړاندې کوي، او ډیزاینران د ډیزاین اعتبار پروسې غوره کولو لپاره د دوی ځانګړي اړتیاو لپاره د سمولیشن سمه کچه غوره کوي.

په هرصورت، د ځانګړو عناصرو په برقی مقناطیسي سمول باندې تکیه کول او د ټول PIC سمولو لپاره د توزیع کولو / لیږد میټرکس کارول د فلو پلیټ مخې ته په بشپړ ډول سم ډیزاین تضمین نه کوي. د مثال په توګه، د غلطې محاسبې شوي لارې اوږدوالی، د ملټي موډ ویوګایډونه چې په مؤثره توګه د لوړ ترتیب حالتونو په درولو کې پاتې راغلي، یا دوه ویوګایډونه چې یو بل ته ډیر نږدې دي چې د غیر متوقع جوړه کولو ستونزو لامل کیږي احتمال لري د سمولیشن په جریان کې کشف نشي. له همدې امله ، که څه هم پرمختللي سمولیشن وسیلې د ډیزاین تایید کولو ځواکمن وړتیاوې چمتو کوي ، دا لاهم د ډیزاینر لخوا لوړې کچې څارنې او محتاط تفتیش ته اړتیا لري ، د عملي تجربې او تخنیکي پوهې سره یوځای ، ترڅو د ډیزاین دقیقیت او اعتبار ډاډمن کړي او د خطر خطر کم کړي. جریان پاڼه

د سپارس FDTD په نوم یو تخنیک د 3D او 2D FDTD سمولیشنونو ته اجازه ورکوي چې په مستقیم ډول په بشپړ PIC ډیزاین کې ترسره شي ترڅو ډیزاین تایید کړي. که څه هم دا د هرې بریښنایی مقناطیسي سمولو وسیلې لپاره ستونزمنه ده چې په خورا لوی پیمانه PIC تقلید کړي ، خو ویرل FDTD د دې وړتیا لري چې په کافي اندازه لوی ځایی ساحه سمولیټ کړي. په دودیز 3D FDTD کې، سمول د یو ځانګړي مقدار حجم کې د برقی مقناطیسي ساحې د شپږو برخو په پیل کولو سره پیل کیږي. لکه څنګه چې وخت پرمختګ کوي، په حجم کې د نوي ساحې برخه محاسبه کیږي، او داسې نور. هر ګام ډیر حساب ته اړتیا لري، نو دا ډیر وخت نیسي. په نادر 3D FDTD کې، د حجم په هره نقطه کې په هر ګام کې د محاسبې پرځای، د ساحې اجزاو لیست ساتل کیږي چې کولی شي په تیوریکي توګه په خپل سري ډول لوی حجم سره مطابقت ولري او یوازې د دغو برخو لپاره محاسبه شي. په هر پړاو کې، د ساحې اجزاو سره نږدې ټکي اضافه کیږي، پداسې حال کې چې د یو ځانګړي بریښنا حد څخه لاندې ساحې برخې غورځول کیږي. د ځینو جوړښتونو لپاره، دا محاسبه کیدای شي د دودیز 3D FDTD په پرتله د شدت څو ترتیبونه وي. په هرصورت، سپیر FDTDS د منتشر جوړښتونو سره معامله کولو کې ښه کار نه کوي ځکه چې دا وخت ساحه خورا پراخه ده، په پایله کې لیستونه خورا اوږد او اداره کول ستونزمن دي. شکل 1 د پولرائزیشن بیم سپلټر (PBS) ته ورته د 3D FDTD سمولیشن مثال سکرین شاټ ښیې.

شکل 1: د 3D سپارس FDTD څخه سمولیشن پایلې. (الف) د ساختمان یو لوړ لید دی چې سمول کیږي، کوم چې یو سمتي ملګری دی. (B) د نیم TE جوش په کارولو سره د سمولیشن سکرین شاټ ښیې. پورته دوه ډیاګرامونه د quasi-TE او quasi-TM سیګنالونو پورتنۍ لید ښیې ، او لاندې دوه ډیاګرامونه ورته کراس برخې لید ښیې. (C) د quasi-TM excitation په کارولو سره د سمولیشن سکرین شاټ ښیې.