ການອອກແບບວົງຈອນທີ່ປະສົມປະສານ photonic

ອອກແບບຂອງphotonວົງຈອນປະສົມປະສານ

ວົງຈອນປະສົມປະສານແບບ photonic(Pic) ມັກຈະຖືກອອກແບບດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງສະຄິບຄະນິດສາດເພາະຄວາມສໍາຄັນຂອງຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງຫຼືການສະຫມັກອື່ນໆທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງ.ຝີຮັກຖືກຜະລິດໂດຍການໃສ່ຮູບແບບຫຼາຍຊັ້ນ (ໂດຍປົກກະຕິ 10 ຫາ 30) ໃນ wafer, ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍຮູບຊົງຂອງ polygonal ຫຼາຍ, ມັກຈະເປັນຕົວແທນໃນຮູບແບບ GDSII. ກ່ອນທີ່ຈະສົ່ງເອກະສານໄປທີ່ຜູ້ຜະລິດ Photomask, ມັນແມ່ນຄວາມປາຖະຫນາທີ່ຈະສາມາດຈໍາລອງຮູບພາບເພື່ອກວດສອບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການອອກແບບ. ການຈໍາລອງໄດ້ແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍລະດັບ: ລະດັບຕ່ໍາສຸດ (ລະດັບຕ່ໍາສຸດ (EM) ໃນລະດັບການຈໍາລອງແບບສາມມິຕິ. ວິທີການປົກກະຕິປະກອບມີເວລາທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມມິຕິ (3D FDTD) ແລະການຂະຫຍາຍ Eigenmode (Emet New Emp). ວິທີການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຖືກຕ້ອງທີ່ສຸດ, ແຕ່ແມ່ນບໍ່ມີປະໂຫຍດສໍາລັບເວລາການຈໍາລອງຂອງ pic ທັງຫມົດ. ລະດັບຕໍ່ໄປແມ່ນ 2.5- ມິຕິທີ່ Simulation EM, ເຊັ່ນວ່າການຂະຫຍາຍພັນຂອງ beam ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (FD-BPM). ຕົວຢ່າງວິທີການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໄວຫຼາຍ, ແຕ່ເສຍສະລະຄວາມຖືກຕ້ອງບາງຢ່າງແລະສາມາດຈັດການການຂະຫຍາຍພັນທີ່ມີຄວາມພາກພູມໃຈແລະບໍ່ສາມາດໃຊ້ໃນການຈໍາລອງ. ລະດັບຕໍ່ໄປແມ່ນການຈໍາລອງຕົວຈິງ 2D, ເຊັ່ນ: 2D FDTD ແລະ 2D BPM. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ຍັງໄວກວ່າ, ແຕ່ມີຫນ້າທີ່ທີ່ມີການຈໍາກັດ, ເຊັ່ນວ່າພວກມັນບໍ່ສາມາດຈໍາລອງຫມູນວຽນຫມູນວຽນໄດ້. ລະດັບຕໍ່ໄປແມ່ນການສົ່ງຕໍ່ແລະ / ຫຼືການກະແຈກກະຈາຍການຈໍາລອງມາຕຣິກເບື້ອງ. ແຕ່ລະສ່ວນປະກອບສໍາຄັນແມ່ນຖືກຫຼຸດລົງເປັນສ່ວນປະກອບທີ່ມີວັດສະດຸປ້ອນແລະຜົນຜະລິດ, ແລະສ່ວນປະກອບຄື້ນທີ່ເຊື່ອມໂຍງຖືກຫຼຸດລົງເປັນການປ່ຽນແປງແລະສ່ວນປະກອບທີ່ມີການປ່ຽນແປງໄລຍະ. ການຈໍາລອງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໄວທີ່ສຸດ. ສັນຍານຜົນຜະລິດແມ່ນໄດ້ຮັບໂດຍການຄູນການສົ່ງຕໍ່ Matrix ໂດຍສັນຍານເຂົ້າ. ຕາຕະລາງກະແຈກກະຈາຍ (ເຊິ່ງສ່ວນປະກອບທີ່ເອີ້ນວ່າຕົວກໍານົດການ S-stermeters) ຄູນການປ້ອນຂໍ້ມູນແລະສັນຍານຜົນຜະລິດຢູ່ຂ້າງຫນຶ່ງເພື່ອຊອກຫາສັນຍານການປ້ອນຂໍ້ມູນແລະຜົນຜະລິດຢູ່ເບື້ອງອື່ນໆຂອງສ່ວນປະກອບ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວ, Matrix ກະແຈກກະຈາຍມີການສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນພາຍໃນອົງປະກອບ. ມາຕຣິກເບື້ອງກະແຈກກະຈາຍແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວ 2 ເທົ່າກັບ Matrix ສົ່ງໃນແຕ່ລະມິຕິ. ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ຈາກ 3D EM ຫາລະຫັດຜ່ານ / ການກະແຈກກະຈາຍການຈໍາລອງລະຫວ່າງຄວາມໄວແລະແຕ່ລະຊັ້ນຮຽນທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງພວກເຂົາເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນຂະບວນການກວດສອບການອອກແບບ.

ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ອີງໃສ່ການຈໍາລອງໄຟຟ້າແລະການໃຊ້ຕາຕະລາງກະແຈກກະຈາຍ / ໂອນເພື່ອຈໍາລອງການອອກແບບທັງຫມົດທີ່ຖືກຕ້ອງຢູ່ທາງຫນ້າຂອງແຜ່ນກະແສ. ຍົກຕົວຢ່າງ, ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ຄາດຄິດທີ່ບໍ່ຄາດຄິດເກີນໄປແລະອີກຂ້າງຫນຶ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ມີບັນຫາການເປັນເມຍທີ່ບໍ່ໄດ້ຄາດຫວັງ. ເພາະສະນັ້ນ, ເຖິງແມ່ນວ່າເຄື່ອງມືການຈໍາລອງຂັ້ນສູງສະຫນອງຄວາມສາມາດດ້ານການອອກແບບທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະຄວາມຮູ້ທີ່ມີຄວາມລະມັດລະວັງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງການອອກແບບແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຂອງແຜ່ນກະແສ.

ເຕັກນິກທີ່ເອີ້ນວ່າ Sparse FDTD ອະນຸຍາດໃຫ້ການຈໍາລອງ FDTD 3D ແລະ 2D ທີ່ຕ້ອງໄດ້ປະຕິບັດໂດຍກົງໃນການອອກແບບ pic ທີ່ສົມບູນເພື່ອໃຫ້ມີການອອກແບບ. ເຖິງແມ່ນວ່າມັນເປັນເລື່ອງຍາກສໍາລັບເຄື່ອງຫມາຍການຈໍາລອງໄຟຟ້າໃນການຈໍາລອງເບິ່ງຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ສຸດ, ແຕ່ວ່າມີຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ສຸດ, ແຕ່ວ່າ FDTD ກະແຈກກະຈາຍແມ່ນສາມາດຈໍາລອງພື້ນທີ່ທ້ອງຖິ່ນທີ່ມີຂະຫນາດໃຫຍ່ພໍສົມຄວນ. ໃນ FDTD 3D ແບບດັ້ງເດີມ, ການຈໍາລອງເລີ່ມຕົ້ນໂດຍການເລີ່ມຕົ້ນຫົກສ່ວນປະກອບຂອງສະຫນາມໄຟຟ້າພາຍໃນປະລິມານປະລິມານສະເພາະ. ເມື່ອເວລາມີຄວາມຄືບຫນ້າ, ສ່ວນປະກອບພາກສະຫນາມໃຫມ່ໃນປະລິມານແມ່ນຄິດໄລ່, ແລະອື່ນໆ. ແຕ່ລະບາດກ້າວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຄິດໄລ່ຫຼາຍຢ່າງ, ສະນັ້ນມັນຕ້ອງໃຊ້ເວລາດົນ. ໃນກະແຈກກະຈາຍ FDTD 3D, ແທນທີ່ຈະຄິດໄລ່ໃນແຕ່ລະຈຸດປະຕິບັດ, ລາຍຊື່ຂອງປະລິມານທີ່ກວ້າງຂວາງແລະຖືກຄິດໄລ່ສໍາລັບສ່ວນປະກອບເຫລົ່ານັ້ນເທົ່ານັ້ນ. ໃນແຕ່ລະບາດກ້າວ, ຈຸດທີ່ຢູ່ຕິດກັບສ່ວນປະກອບຂອງສະຫນາມ. ສໍາລັບໂຄງສ້າງບາງຢ່າງ, ການຄໍານວນນີ້ສາມາດເປັນຄໍາສັ່ງຫຼາຍຂະຫນາດໄດ້ໄວກ່ວາ 3D ແບບດັ້ງເດີມຂອງ FDTD. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, FDTD ກະແຈກກະຈາຍບໍ່ປະຕິບັດໄດ້ດີເມື່ອຈັດການກັບໂຄງສ້າງທີ່ກະແຈກກະຈາຍເພາະວ່າໃນເວລານີ້ແຜ່ຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ມີລາຍຊື່ທີ່ຍາວນານແລະຍາກທີ່ຈະຈັດການໄດ້. ຮູບສະແດງ 1 ສະແດງພາບຫນ້າຈໍຕົວຢ່າງຂອງການຈໍາລອງ FDTD 3D ຄ້າຍຄືກັບ Polarization Beam Splitter (PBS).

ຮູບທີ 1: ຜົນໄດ້ຮັບການຈໍາລອງຈາກ FDTD Speetre ຂອງ 3D. (ກ) ແມ່ນມຸມມອງອັນດັບຫນຶ່ງຂອງໂຄງສ້າງທີ່ກໍາລັງຈໍາລອງ, ເຊິ່ງເປັນຄູ່ທີ່ມີຄວາມຫມາຍທິດທາງ. (b) ສະແດງພາບຫນ້າຈໍຂອງການຈໍາລອງໂດຍໃຊ້ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງ Quasi-te. ສອງແຜນວາດຂ້າງເທິງສະແດງໃຫ້ເຫັນມຸມມອງດ້ານເທິງຂອງສັນຍານ Quasi-tm ແລະ Quasi-Tm, ແລະສອງແຜນວາດຂ້າງລຸ່ມນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນມຸມມອງຂ້າມສ່ວນທີ່ສອດຄ້ອງກັນ. (c) ສະແດງພາບຫນ້າຈໍຂອງການຈໍາລອງໂດຍໃຊ້ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ Quasi-TM.