Ubunifu wa mzunguko uliojumuishwa wa picha

Ubunifu waPhotonicMzunguko uliojumuishwa

Mizunguko iliyojumuishwa ya Photonic.Pichaimetengenezwa kwa kuweka tabaka nyingi (kawaida 10 hadi 30) kwenye kaanga, ambayo inaundwa na maumbo mengi ya polygonal, ambayo mara nyingi huwakilishwa katika muundo wa GDSII. Kabla ya kutuma faili kwa mtengenezaji wa Photomask, inahitajika sana kuweza kuiga picha ili kuhakikisha usahihi wa muundo. Uigaji umegawanywa katika viwango vingi: kiwango cha chini kabisa ni simulizi ya umeme-tatu (EM), ambapo simulation inafanywa kwa kiwango cha chini cha nguvu, ingawa mwingiliano kati ya atomi kwenye nyenzo hushughulikiwa kwa kiwango cha macroscopic. Njia za kawaida ni pamoja na kikoa cha wakati-tatu-tofauti-kikoa cha kikoa (3D FDTD) na upanuzi wa eigenmode (EME). Njia hizi ni sahihi zaidi, lakini hazina maana kwa wakati mzima wa simulation ya PIC. Kiwango kinachofuata ni simulizi ya EM ya pande zote 2.5, kama vile uenezi wa boriti-tofauti (FD-BPM). Njia hizi ni haraka sana, lakini sadaka usahihi fulani na zinaweza kushughulikia uenezi wa paraxial tu na haziwezi kutumiwa kuiga resonators, kwa mfano. Kiwango kinachofuata ni simulizi ya 2D EM, kama vile 2D FDTD na 2D BPM. Hizi pia ni haraka, lakini zina utendaji mdogo, kama vile haziwezi kuiga mzunguko wa polarization. Kiwango zaidi ni maambukizi na/au kutawanya matrix simulation. Kila sehemu kuu hupunguzwa kwa sehemu iliyo na pembejeo na pato, na wimbi la wimbi lililounganishwa hupunguzwa kwa mabadiliko ya awamu na kipengee cha attenuation. Simu hizi ni haraka sana. Ishara ya pato hupatikana kwa kuzidisha matrix ya maambukizi na ishara ya pembejeo. Matrix ya kutawanya (ambayo vitu vyake huitwa S-vigezo) vinazidisha ishara za pembejeo na pato upande mmoja kupata ishara za pembejeo na pato upande mwingine wa sehemu. Kimsingi, matrix ya kutawanya ina tafakari ndani ya kitu hicho. Matrix ya kutawanya kawaida ni kubwa mara mbili kama matrix ya maambukizi katika kila mwelekeo. Kwa muhtasari, kutoka 3D EM hadi maambukizi/kutawanya matrix, kila safu ya simulation inatoa biashara kati ya kasi na usahihi, na wabuni huchagua kiwango sahihi cha simulation kwa mahitaji yao maalum ya kuongeza mchakato wa uthibitisho wa muundo.

Walakini, kutegemea simulizi ya umeme ya vitu fulani na kutumia matrix ya kutawanya/kuhamisha kuiga picha nzima haihakikishi muundo sahihi kabisa mbele ya sahani ya mtiririko. Kwa mfano, urefu wa njia mbaya, wimbi la multimode ambalo linashindwa kukandamiza njia za mpangilio wa hali ya juu, au wimbi mbili ambazo ziko karibu sana na kila mmoja husababisha shida zisizotarajiwa za kuunganishwa haziwezi kutambuliwa wakati wa simulizi. Kwa hivyo, ingawa zana za hali ya juu za simulizi hutoa uwezo wa uthibitisho wa muundo, bado inahitaji kiwango cha juu cha umakini na ukaguzi wa uangalifu na mbuni, pamoja na uzoefu wa vitendo na maarifa ya kiufundi, ili kuhakikisha usahihi na kuegemea kwa muundo na kupunguza hatari ya karatasi ya mtiririko.

Mbinu inayoitwa Sparse FDTD inaruhusu simu za 3D na 2D FDTD kufanywa moja kwa moja kwenye muundo kamili wa PIC ili kudhibitisha muundo. Ingawa ni ngumu kwa zana yoyote ya simulizi ya umeme kuiga picha kubwa sana, FDTD ya sparse ina uwezo wa kuiga eneo kubwa la kawaida. Katika FDTD ya jadi ya 3D, simulation huanza kwa kuanzisha vifaa sita vya uwanja wa umeme ndani ya kiasi maalum. Kadiri wakati unavyoendelea, sehemu mpya ya uwanja katika kiasi huhesabiwa, na kadhalika. Kila hatua inahitaji hesabu nyingi, kwa hivyo inachukua muda mrefu. Katika sparse 3D FDTD, badala ya kuhesabu katika kila hatua katika kila hatua ya kiasi, orodha ya vifaa vya uwanja inadumishwa ambayo inaweza kuendana na kiwango kikubwa cha kiholela na kuhesabiwa tu kwa sehemu hizo. Katika kila hatua ya wakati, vidokezo karibu na vifaa vya uwanja huongezwa, wakati sehemu za uwanja chini ya kizingiti fulani cha nguvu zimeshuka. Kwa miundo mingine, hesabu hii inaweza kuwa maagizo kadhaa ya ukubwa haraka kuliko 3D FDTD ya jadi. Walakini, FDTDs za sparse hazifanyi vizuri wakati wa kushughulika na miundo ya kutawanya kwa sababu uwanja huu unaenea sana, na kusababisha orodha ambazo ni ndefu sana na ni ngumu kusimamia. Kielelezo 1 kinaonyesha mfano wa skrini ya simulation ya 3D FDTD sawa na mgawanyiko wa boriti ya polarization (PBS).

Kielelezo 1: Matokeo ya simulizi kutoka kwa 3D sparse FDTD. (A) ni mtazamo wa juu wa muundo unaoundwa, ambayo ni kiunga cha mwelekeo. (B) inaonyesha skrini ya simulation kwa kutumia quasi-te uchochezi. Mchoro mbili hapo juu zinaonyesha mtazamo wa juu wa ishara za Quasi-TE na Quasi-TM, na michoro mbili hapa chini zinaonyesha mtazamo unaolingana wa sehemu. (C) inaonyesha skrini ya simulizi kwa kutumia quasi-TM uchochezi.