Ubunifu wapichamzunguko jumuishi
Mizunguko iliyounganishwa ya Photonic(PIC) mara nyingi hutengenezwa kwa usaidizi wa maandishi ya hisabati kwa sababu ya umuhimu wa urefu wa njia katika interferometers au maombi mengine ambayo ni nyeti kwa urefu wa njia.PIChutengenezwa kwa kubandika tabaka nyingi (kawaida 10 hadi 30) kwenye kaki, ambayo ina maumbo mengi ya poligonal, mara nyingi huwakilishwa katika umbizo la GDSII. Kabla ya kutuma faili kwa mtengenezaji wa fotomask, inashauriwa sana kuweza kuiga PIC ili kuthibitisha usahihi wa muundo. Uigaji huo umegawanywa katika viwango vingi: kiwango cha chini kabisa ni uigaji wa sumakuumeme ya pande tatu (EM), ambapo uigaji unafanywa katika kiwango cha urefu mdogo wa mawimbi, ingawa mwingiliano kati ya atomi kwenye nyenzo hushughulikiwa kwa kiwango kikubwa. Mbinu za kawaida ni pamoja na ukomo wa tofauti ya pande tatu za kikoa cha Muda (3D FDTD) na upanuzi wa modi ya eigen (EME). Mbinu hizi ndizo sahihi zaidi, lakini hazitumiki kwa muda wote wa uigaji wa PIC. Kiwango kinachofuata ni uigaji wa EM wa 2.5-dimensional, kama vile uenezi wa boriti-tofauti ya kikomo (FD-BPM). Njia hizi ni za haraka zaidi, lakini hutoa usahihi fulani na zinaweza kushughulikia uenezi wa paraxial na haziwezi kutumika kuiga resonators, kwa mfano. Kiwango kinachofuata ni uigaji wa 2D EM, kama vile 2D FDTD na 2D BPM. Hizi pia ni za haraka, lakini zina utendakazi mdogo, kama vile haziwezi kuiga vizungurushi vya ubaguzi. Kiwango kingine ni uigaji wa matriki na/au kutawanya. Kila sehemu kuu imepunguzwa kwa sehemu iliyo na pembejeo na pato, na mwongozo wa wimbi uliounganishwa hupunguzwa kwa mabadiliko ya awamu na kipengele cha kupunguza. Uigaji huu ni wa haraka sana. Ishara ya pato inapatikana kwa kuzidisha matrix ya maambukizi kwa ishara ya pembejeo. Matrix ya kutawanya (ambayo vipengele vyake huitwa S-parameters) huzidisha ishara za pembejeo na pato kwa upande mmoja ili kupata ishara za pembejeo na pato upande wa pili wa sehemu. Kimsingi, matrix ya kutawanya ina tafakari ndani ya kipengele. Matrix ya kutawanya kwa kawaida huwa kubwa mara mbili ya matriki ya usambazaji katika kila mwelekeo. Kwa muhtasari, kutoka kwa 3D EM hadi uigaji wa matriki ya uwasilishaji/utawanyiko, kila safu ya uigaji inawasilisha ubadilishanaji kati ya kasi na usahihi, na wabunifu huchagua kiwango sahihi cha uigaji kwa mahitaji yao mahususi ili kuboresha mchakato wa uthibitishaji wa muundo.
Hata hivyo, kutegemea uigaji wa sumakuumeme wa vipengele fulani na kutumia matriki ya kutawanya/kuhamisha ili kuiga PIC nzima hakuhakikishii muundo sahihi kabisa mbele ya bati la mtiririko. Kwa mfano, urefu wa njia uliokokotwa kimakosa, miongozo ya mawimbi ya modi nyingi ambayo inashindwa kukandamiza kwa ufanisi hali za mpangilio wa juu, au mielekeo miwili ya mawimbi ambayo iko karibu sana na kusababisha matatizo ya kuunganisha yasiyotarajiwa huenda isitambuliwe wakati wa kuiga. Kwa hivyo, ingawa zana za hali ya juu za uigaji hutoa uwezo mkubwa wa uthibitishaji wa muundo, bado inahitaji umakini wa hali ya juu na ukaguzi wa uangalifu wa mbuni, pamoja na uzoefu wa vitendo na maarifa ya kiufundi, ili kuhakikisha usahihi na kuegemea kwa muundo na kupunguza hatari ya muundo. karatasi ya mtiririko.
Mbinu inayoitwa sparse FDTD inaruhusu uigaji wa 3D na 2D FDTD utekelezwe moja kwa moja kwenye muundo kamili wa PIC ili kuthibitisha muundo. Ingawa ni vigumu kwa zana yoyote ya uigaji wa sumakuumeme kuiga PIC ya kiwango kikubwa sana, FDTD ndogo inaweza kuiga eneo kubwa kiasi la karibu. Katika 3D FDTD ya kitamaduni, uigaji huanza kwa kuanzisha vipengele sita vya uga wa sumakuumeme ndani ya ujazo maalum uliopimwa. Wakati unavyoendelea, sehemu mpya ya shamba katika kiasi huhesabiwa, na kadhalika. Kila hatua inahitaji mahesabu mengi, hivyo inachukua muda mrefu. Katika 3D FDTD chache, badala ya kukokotoa katika kila hatua katika kila nukta ya sauti, orodha ya vijenzi vya uga hudumishwa ambavyo vinaweza kuwiana kinadharia na ujazo mkubwa kiholela na kukokotolewa kwa vipengele hivyo pekee. Katika kila hatua ya wakati, pointi zilizo karibu na vipengele vya shamba huongezwa, wakati vipengele vya shamba vilivyo chini ya kizingiti fulani cha nguvu hupunguzwa. Kwa miundo fulani, hesabu hii inaweza kuwa amri kadhaa za ukubwa kwa kasi zaidi kuliko 3D FDTD ya jadi. Hata hivyo, FDTDS chache haifanyi kazi vizuri inaposhughulika na miundo ya kutawanya kwa sababu uga huu wa muda huenea sana, na kusababisha orodha ambazo ni ndefu sana na ngumu kudhibiti. Kielelezo cha 1 kinaonyesha mfano wa picha ya skrini ya uigaji wa 3D FDTD sawa na kigawanyaji cha mihimili ya mgawanyiko (PBS).
Kielelezo cha 1: Matokeo ya uigaji kutoka kwa 3D sparse FDTD. (A) ni mwonekano wa juu wa muundo unaoigwa, ambao ni kiunganishi cha mwelekeo. (B) Inaonyesha picha ya skrini ya mwigo kwa kutumia msisimko wa quasi-TE. Michoro miwili iliyo hapo juu inaonyesha mwonekano wa juu wa ishara za quasi-TE na quasi-TM, na michoro miwili iliyo hapa chini inaonyesha mwonekano unaolingana wa sehemu nzima. (C) Inaonyesha picha ya skrini ya mwigo kwa kutumia msisimko wa quasi-TM.
Muda wa kutuma: Jul-23-2024