Dezajno defotonikaintegra cirkvito
Fotonikaj integraj cirkvitoj(PIC) ofte estas dizajnitaj kun la helpo de matematikaj manuskriptoj pro la graveco de padlongo en interferometroj aŭ aliaj aplikoj kiuj estas sentemaj al padlongo.PICestas produktita per frapado de multoblaj tavoloj (tipe 10 ĝis 30) sur oblato, kiuj estas kunmetitaj de multaj plurlateraj formoj, ofte reprezentitaj en la GDSII-formato. Antaŭ sendi la dosieron al la fabrikanto de fotomasko, estas forte dezirinde povi simuli la PIC por kontroli la ĝustecon de la dezajno. La simulado estas dividita en multoblajn nivelojn: la plej malsupra nivelo estas la tridimensia elektromagneta (EM) simulado, kie la simulado estas farita sur la sub-ondolonga nivelo, kvankam la interagoj inter atomoj en la materialo estas pritraktitaj ĉe la makroskopa skalo. Tipaj metodoj inkludas tridimensian finhavan diferencon Tempodomajnon (3D FDTD) kaj ajgenreĝiman vastiĝon (EME). Tiuj metodoj estas la plej precizaj, sed estas nepraktikaj por la tuta PIC-simultempo. La sekva nivelo estas 2,5-dimensia EM-simulado, kiel ekzemple finhava diferenco-radiodisvastigo (FD-BPM). Tiuj metodoj estas multe pli rapidaj, sed oferas iom da precizeco kaj povas nur pritrakti paraksian disvastigon kaj ne povas esti uzitaj por simuli resonatorojn, ekzemple. La sekva nivelo estas 2D EM-simulado, kiel 2D FDTD kaj 2D BPM. Tiuj ankaŭ estas pli rapidaj, sed havas limigitan funkciecon, kiel ekzemple ili ne povas simuli polusiĝrotaciistoj. Plia nivelo estas dissendo kaj/aŭ disvastigmatrica simulado. Ĉiu grava komponento estas reduktita al komponento kun enigaĵo kaj produktaĵo, kaj la ligita ondgvidisto estas reduktita al fazŝanĝo kaj malfortiĝelemento. Ĉi tiuj simulaĵoj estas ekstreme rapidaj. La eligsignalo estas akirita per multobligado de la dissenda matrico per la enirsignalo. La disvastigmatrico (kies elementoj estas nomitaj S-parametroj) multobligas la enigajn kaj eligajn signalojn unuflanke por trovi la enigajn kaj elirajn signalojn sur la alia flanko de la komponento. Esence, la disvastigmatrico enhavas la reflektadon ene de la elemento. La disiga matrico estas kutime duoble pli granda ol la dissenda matrico en ĉiu dimensio. En resumo, de 3D EM ĝis transsendo/disvastigmatrica simulado, ĉiu tavolo de simulado prezentas kompromison inter rapideco kaj precizeco, kaj dizajnistoj elektas la ĝustan nivelon de simulado por siaj specifaj bezonoj optimumigi la projektan validuman procezon.
Tamen, fidi je elektromagneta simulado de certaj elementoj kaj uzado de disvastigo/transiga matrico por simuli la tutan PIC ne garantias tute ĝustan dezajnon antaŭ la fluplato. Ekzemple, miskalkulitaj padlongoj, plurreĝimaj ondgvidiloj kiuj malsukcesas efike subpremi alt-ordajn reĝimojn, aŭ du ondgvidistoj kiuj estas tro proksimaj unu al la alia kondukante al neatenditaj kunligaj problemoj verŝajne iros nerimarkitaj dum simulado. Sekve, kvankam altnivelaj simuladaj iloj provizas potencajn projektajn validigajn kapablojn, ĝi ankoraŭ postulas altan gradon de viglado kaj zorgema inspektado de la dezajnisto, kombinita kun praktika sperto kaj teknika scio, por certigi la precizecon kaj fidindecon de la dezajno kaj redukti la riskon de la dezajno. flufolio.
Tekniko nomita malabunda FDTD permesas al 3D kaj 2D FDTD-simuladojn esti faritaj rekte en kompleta PIC-dezajno por konfirmi la dezajnon. Kvankam estas malfacile por iu elektromagneta simulad ilo simuli tre grandskalan PIC, la malabunda FDTD povas simuli sufiĉe grandan lokan areon. En tradicia 3D FDTD, la simulado komenciĝas komencante la ses komponentojn de la elektromagneta kampo ene de specifa kvantigita volumeno. Dum tempo progresas, la nova kampa komponanto en la volumeno estas kalkulita, ktp. Ĉiu paŝo postulas multan kalkulon, do necesas longa tempo. En maldensa 3D FDTD, anstataŭe de kalkulado ĉe ĉiu paŝo ĉe ĉiu punkto de la volumeno, listo de kampokomponentoj estas konservita kiu povas teorie egalrilati al propraaŭtoritate granda volumeno kaj esti kalkulita nur por tiuj komponentoj. Ĉe ĉiu tempopaŝo, punktoj najbaraj al kampokomponentoj estas aldonitaj, dum kampokomponentoj sub certa potencsojlo estas faligitaj. Por kelkaj strukturoj, tiu komputado povas esti pluraj grandordoj pli rapida ol tradicia 3D FDTD. Tamen, malabundaj FDTDS ne funkcias bone kiam traktas disvastigajn strukturojn ĉar tiu tempokampo disvastiĝas tro multe, rezultigante listojn kiuj estas tro longaj kaj malfacile administreblaj. Figuro 1 montras ekzemplon de ekrankopio de 3D FDTD-simulado simila al polariza radiodividilo (PBS).
Figuro 1: Simulaj rezultoj de 3D maldensa FDTD. (A) estas supra vido de la strukturo simulita, kio estas direkta kluĉilo. (B) Montras ekrankopion de simulado uzante kvazaŭ-TE-eksciton. La du diagramoj supre montras la supran vidon de la kvazaŭ-TE kaj kvazaŭ-TM signaloj, kaj la du diagramoj malsupre montras la respondan sekcan vidon. (C) Montras ekrankopion de simulado uzante kvazaŭ-TM-eksciton.
Afiŝtempo: Jul-23-2024