ෆෝටෝනික් ඒකාබද්ධ පරිපථ නිර්මාණය

නිර්මාණයෆොටෝනික්ඒකාබද්ධ පරිපථය

ෆොටෝනික් ඒකාබද්ධ පරිපථ(PIC) බොහෝ විට ගණිතමය ස්ක්‍රිප්ට් ආධාරයෙන් නිර්මාණය කර ඇත්තේ ඉන්ටර්ෆෙරෝමීටරවල හෝ මාර්ග දිගට සංවේදී වන වෙනත් යෙදුම්වල මාර්ග දිගේ වැදගත්කම නිසාය.PICබොහෝ විට GDSII ආකෘතියෙන් නියෝජනය වන බහුඅස්‍ර හැඩතලවලින් සමන්විත වේෆරයක් මත බහු ස්ථර (සාමාන්‍යයෙන් 10 සිට 30 දක්වා) පැටර් කිරීම මගින් නිෂ්පාදනය කෙරේ. ෆොටෝමාස්ක් නිෂ්පාදකයා වෙත ගොනුව යැවීමට පෙර, නිර්මාණයේ නිවැරදි බව තහවුරු කර ගැනීම සඳහා PIC අනුකරණය කිරීමට හැකිවීම දැඩි ලෙස යෝග්‍ය වේ. සමාකරණය බහු මට්ටම් වලට බෙදී ඇත: අවම මට්ටම ත්‍රිමාණ විද්‍යුත් චුම්භක (EM) අනුකරණයයි, එහිදී සමාකරණය උප තරංග ආයාම මට්ටමින් සිදු කෙරේ, නමුත් ද්‍රව්‍යයේ පරමාණු අතර අන්තර්ක්‍රියා මැක්‍රොස්කොපික් පරිමාණයෙන් හසුරුවනු ලැබේ. සාමාන්‍ය ක්‍රමවලට ත්‍රිමාන පරිමිත-වෙනස කාල-වසම (3D FDTD) සහ eigenmode ප්‍රසාරණය (EME) ඇතුළත් වේ. මෙම ක්‍රම වඩාත් නිවැරදි වේ, නමුත් සම්පූර්ණ PIC සමාකරණ කාලය සඳහා ප්‍රායෝගික නොවේ. මීළඟ මට්ටම වන්නේ පරිමිත-වෙනස කදම්භ ප්‍රචාරණය (FD-BPM) වැනි 2.5-මාන EM සමාකරණයයි. මෙම ක්‍රම බොහෝ වේගවත්, නමුත් යම් නිරවද්‍යතාවයක් කැප කරන අතර පරාක්‍රීය ප්‍රචාරණය පමණක් හැසිරවිය හැකි අතර උදාහරණයක් ලෙස අනුනාදක අනුකරණය කිරීමට භාවිතා කළ නොහැක. මීළඟ මට්ටම වන්නේ 2D FDTD සහ 2D BPM වැනි 2D EM සමාකරණයයි. මේවා ද වේගවත්, නමුත් ධ්‍රැවීකරණ භ්‍රමණ අනුකරණය කළ නොහැකි බැවින් සීමිත ක්‍රියාකාරීත්වයක් ඇත. තවත් මට්ටමක් වන්නේ සම්ප්‍රේෂණය සහ/හෝ විසිරුම් අනුකෘති අනුකරණයයි. සෑම ප්‍රධාන සංරචකයක්ම ආදාන සහ ප්‍රතිදානය සහිත සංරචකයක් දක්වා අඩු කරනු ලබන අතර සම්බන්ධිත තරංග මාර්ගෝපදේශය අදියර මාරුවක් සහ දුර්වල කිරීමේ මූලද්‍රව්‍යයක් දක්වා අඩු වේ. මෙම සමාකරණ අතිශය වේගවත් වේ. සම්ප්‍රේෂණ අනුකෘතිය ආදාන සංඥාවෙන් ගුණ කිරීමෙන් ප්‍රතිදාන සංඥාව ලැබේ. විසරණ න්‍යාසය (එහි මූලද්‍රව්‍ය S-පරාමිතීන් ලෙස හැඳින්වේ) සංරචකයේ අනෙක් පැත්තේ ආදාන සහ ප්‍රතිදාන සංඥා සෙවීමට එක් පැත්තක ආදාන සහ ප්‍රතිදාන සංඥා ගුණ කරයි. මූලික වශයෙන්, විසිරුම් න්‍යාසයේ මූලද්‍රව්‍යය ඇතුළත පරාවර්තනය අඩංගු වේ. විසිරුම් න්‍යාසය සාමාන්‍යයෙන් එක් එක් මානයන්හි සම්ප්‍රේෂණ න්‍යාසය මෙන් දෙගුණයක් විශාල වේ. සාරාංශයක් ලෙස, 3D EM සිට සම්ප්‍රේෂණ/විසිරුම් න්‍යාස සමාකරණය දක්වා, සෑම සමාකරණ ස්ථරයක්ම වේගය සහ නිරවද්‍යතාවය අතර වෙළඳාමක් ඉදිරිපත් කරයි, සහ නිර්මාණකරුවන් ඔවුන්ගේ නිශ්චිත අවශ්‍යතා සඳහා සැලසුම් වලංගු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා නිවැරදි මට්ටමේ සමාකරණ තෝරා ගනී.

කෙසේ වෙතත්, ඇතැම් මූලද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් චුම්භක අනුකරණය මත රඳා පැවතීම සහ සම්පූර්ණ PIC අනුකරණය කිරීම සඳහා විසිරුම්/මාරු න්‍යාසයක් භාවිතා කිරීම ප්‍රවාහ තහඩුව ඉදිරිපිට සම්පූර්ණයෙන්ම නිවැරදි සැලසුමක් සහතික නොකරයි. නිදසුනක් ලෙස, වැරදි ලෙස ගණනය කරන ලද මාර්ග දිග, ඉහළ අනුපිළිවෙලෙහි ඵලදායි ලෙස මැඩලීමට අපොහොසත් වන බහුමාධ්‍ය තරංග මාර්ගෝපදේශ හෝ අනපේක්ෂිත සම්බන්ධ කිරීමේ ගැටළු වලට තුඩු දෙන එකිනෙකට සමීප තරංග මාර්ගෝපදේශ දෙකක් සමාකරණයේදී අනාවරණය නොවීමට ඉඩ ඇත. එබැවින්, උසස් සමාකරණ මෙවලම් ප්‍රබල සැලසුම් වලංගු කිරීමේ හැකියාවන් සපයන නමුත්, නිර්මාණයේ නිරවද්‍යතාවය සහ විශ්වසනීයත්වය සහතික කිරීම සහ අවදානම අවම කිරීම සඳහා ප්‍රායෝගික අත්දැකීම් සහ තාක්ෂණික දැනුම සමඟ ඒකාබද්ධව නිර්මාණකරුගේ ඉහළ සුපරීක්ෂාකාරී පරීක්ෂණයක් අවශ්‍ය වේ. ප්රවාහ පත්රය.

විරල FDTD නම් තාක්ෂණික ක්‍රමයක් මඟින් 3D සහ 2D FDTD සමාකරණ සෘජුවම සම්පූර්ණ PIC සැලසුමක් මත සිදු කිරීමට ඉඩ සලසයි. ඕනෑම විද්‍යුත් චුම්භක සමාකරණ මෙවලමකට ඉතා විශාල පරිමාණයේ PIC අනුකරණය කිරීමට අපහසු වුවද, විරල FDTD තරමක් විශාල ප්‍රදේශයක් අනුකරණය කිරීමට සමත් වේ. සම්ප්‍රදායික 3D FDTD හි, සමාකරණය ආරම්භ වන්නේ විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍රයේ සංරචක හයක් නිශ්චිත ප්‍රමාණාත්මක පරිමාවක් තුළ ආරම්භ කිරීමෙනි. කාලය වැඩි වන විට, පරිමාවේ නව ක්ෂේත්ර සංරචකය ගණනය කරනු ලැබේ, සහ එසේ ය. සෑම පියවරක් සඳහාම බොහෝ ගණනය කිරීම් අවශ්ය වේ, එබැවින් එය බොහෝ කාලයක් ගත වේ. විරල 3D FDTD වලදී, පරිමාවේ එක් එක් ලක්ෂ්‍යයේ එක් එක් පියවරේදී ගණනය කිරීම වෙනුවට, න්‍යායාත්මකව හිතුවක්කාර ලෙස විශාල පරිමාවකට අනුරූප විය හැකි සහ එම සංරචක සඳහා පමණක් ගණනය කළ හැකි ක්ෂේත්‍ර සංරචක ලැයිස්තුවක් පවත්වාගෙන යනු ලැබේ. එක් එක් කාල පියවරේදී, ක්ෂේත්‍ර සංරචක වලට යාබද ලක්ෂ්‍ය එකතු කරනු ලබන අතර, යම් බල සීමාවකට වඩා අඩු ක්ෂේත්‍ර සංරචක පහත වැටේ. සමහර ව්‍යුහයන් සඳහා, මෙම ගණනය සාම්ප්‍රදායික 3D FDTD වලට වඩා විශාලත්වයේ ඇණවුම් කිහිපයක් විය හැක. කෙසේ වෙතත්, විසරණ ව්‍යුහයන් සමඟ කටයුතු කිරීමේදී විරල FDTDS හොඳින් ක්‍රියා නොකරයි, මන්ද මෙම කාල ක්ෂේත්‍රය ඕනෑවට වඩා ව්‍යාප්ත වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස දිගු හා කළමනාකරණය කිරීමට අපහසු ලැයිස්තු ඇති වේ. රූප සටහන 1 හි ධ්‍රැවීකරණ කදම්භ බෙදීමකට (PBS) සමාන 3D FDTD අනුකරණයක උදාහරණ තිර රුවක් පෙන්වයි.

රූපය 1: 3D විරල FDTD වෙතින් සමාකරණ ප්රතිඵල. (A) යනු දිශානුගත කප්ලර් එකක් වන ව්‍යුහය අනුකරණය කිරීම පිළිබඳ ඉහළ දසුනකි. (B) අර්ධ-TE උද්දීපනය භාවිතයෙන් අනුකරණයක තිර රුවක් පෙන්වයි. ඉහත රූප සටහන් දෙකෙන් අර්ධ-TE සහ අර්ධ-TM සංඥාවල ඉහළ දර්ශනය පෙන්වන අතර පහත රූප සටහන් දෙක ඊට අනුරූප හරස්කඩ දර්ශනය පෙන්වයි. (C) අර්ධ-ටීඑම් උද්දීපනය භාවිතයෙන් අනුකරණයක තිර රුවක් පෙන්වයි.