DiseinuafotonikoZirkuitu integratua
Zirkuitu integratu fotonikoak(PIC) maiz diseinatu dira script matematikoen laguntzaz, bide-luzeraren garrantzia duten interferometroetan edo bide-luzerarekiko sentikorrak diren beste aplikazio batzuen garrantziagatik.PikoGeruza anitz (normalean 10 eta 30) pattering fabrikatzen da, forma poligonal ugariz osatuta, askotan GDSII formatuan ordezkatuta. Fitxategia photomask fabrikatzaileari bidali aurretik, oso desiragarria da irudia simulatzeko gai izatea diseinuaren zuzentasuna egiaztatzeko. Simulazioa hainbat mailatan banatzen da: maila baxuena hiru dimentsiotako simulazioa (EM) simulazioa da, non simulazioa azpi-uhin-luzera mailan egiten den, nahiz eta materialaren atomoen arteko interakzioak eskala makroskopikoan kudeatzen diren. Metodo tipikoen artean hiru dimentsiotako finituko denbora-domeinua (3D FDTD) eta EIGenmode hedapena (EME) dira. Metodo hauek zehatzak dira, baina ez dira oso zaila da PIC simulazio denbora osorako. Hurrengo maila 2,5 dimentsiotako simulazio bat da, hala nola, desberdintasun-izpien propagazioa (FD-BPM). Metodo hauek askoz azkarragoak dira, baina zehaztasun batzuk sakrifikatzen dira eta propagazio partaxiala soilik kudeatu dezakete eta ezin da erresonatzaileak simulatzeko erabili, adibidez. Hurrengo maila 2D EM simulazioa da, esaterako, 2D FDTD eta 2D BPM. Hauek ere azkarragoak dira, baina funtzionalitate mugatua dute, esaterako, polarizazio birakariak simulatu ezin dituztela. Maila gehiago transmisioa eta / edo matrize simulazioa sakabanatzea da. Osagai garrantzitsu bakoitza sarrera eta irteera duen osagai batera murrizten da, eta konektatutako uhin-uharra fase aldaketa eta arintze elementu batera murrizten da. Simulazio hauek oso azkarrak dira. Irteerako seinalea transmisio-matrizea sarrerako seinaleak biderkatuz lortzen da. Matrize sakabanaketa (s-parametroak deitzen direnak) sarrerako eta irteerako seinaleak alde bakarrean biderkatzen ditu, osagaiaren beste aldean sarrerako eta irteerako seinaleak aurkitzeko. Funtsean, sakabanatze matrizeak elementuaren barruan dagoen gogoeta dauka. Dimentsio bakoitzean transmisio matrizea bezain bi aldiz handiagoa da matrizea. Laburbilduz, 3D EM-tik matrize simulaziora / sakabanatzeko simulazioan, simulazio geruza bakoitzak abiadura eta zehaztasunaren arteko negoziazioa aurkezten du eta diseinatzaileek diseinu balioztatze prozesua optimizatzeko behar den simulazio maila egokia aukeratzen dute.
Hala ere, elementu jakin batzuen simulazio elektromagnetikoan oinarrituz eta sakabanaketa / transferentzia matrize bat erabiliz, argazki osoa simulatzeko ez da inolako diseinu guztiz zuzena bermatzen fluxuaren plakaren aurrean. Adibidez, bide luzerak kalkulatutako luzera, uhin multimoideek modu altuko moduak modu eraginkorrean ezabatzen dituzte edo ustekabeko akoplamendu arazoak sor ditzakete. Hori dela eta, simulazioko tresna aurreratuek diseinatutako balioztapen indartsuak eskaintzen dituzten arren, diseinatzailearen zaintza eta ikuskapen zaindua behar da, esperientzia praktikoarekin eta ezagutza teknikoarekin konbinatuta, diseinuaren zehaztasuna eta fidagarritasuna murrizteko eta fluxu-orriaren arriskua murrizteko.
FDTD deitutako teknika batek 3D eta 2D FDTD simulazioak eskaintzen ditu diseinua balioztatzeko PIC diseinu oso batean zuzenean egin ahal izateko. Nahiz eta zaila izan simulazio elektromagnetikoko tresna oso eskala handiko argazkia simulatzeko, FDTD urriak toki nahiko handia simulatzeko gai da. 3D FDTD tradizionalean, simulazioa eremu elektromagnetikoaren sei osagaiak hasieran hasten da, bolumen kuantifikatu jakin batean. Denborak aurrera egin ahala, bolumenaren osagai osagai berria kalkulatzen da eta abar. Urrats bakoitzak kalkulu asko eskatzen du eta, beraz, denbora asko behar da. Bolumen puntu bakoitzean urrats bakoitzean kalkulatu beharrean, bolumen puntu bakoitzean kalkulatu beharrean, eremuko osagaien zerrenda mantentzen da teorikoki bolumen arbitrario handi bati dagokiona eta osagai horietarako soilik kalkulatu daitekeena. Aldi bakoitzean, eremuko osagaien ondoan dauden puntuak gehitzen dira, eta eremu-osagaiak potentzia-atalasearen azpitik behera uzten dira. Egitura batzuentzat, konputazio hori 3D FDTD tradizionala baino askoz ere handiagoa izan daiteke. Hala ere, FDTD urriak ez dira ondo egiten egitura sakabanatzaileei aurre egitean, denbora-eremua gehiegi zabaltzen delako, eta ondorioz, luzeak eta kudeatzeko zailak diren zerrendak sortzen dira. 1. irudian, 3D FDTD simulazio baten pantaila adibide bat erakusten da polarizazio-habe zati baten (PBS) antzekoa.
1. irudia: simulazioaren emaitzak 3D urrezko FDTD. (A) simulatzen ari den egituraren goiko ikuspegia da, norabideko akoplamendua da. (B) simulazio baten pantaila-argazkia erakusten du Quasi-Te zirrara erabiliz. Goiko bi diagramak Quasi-TE eta QASI-TM seinaleen goiko ikuspegia erakusten dute eta beheko bi diagramak dagokion zeharreko ikuspegia erakusten dute. (C) simulazio baten pantaila-argazkia erakusten du Quasi-TM kitzikapena erabiliz.
Post ordua: 2012ko uztailak 23