Famolavolana ny fotonika integrated circuit

Design nyfotonikacircuit mitambatra

Fotonika Integrated Circuit(PIC) dia matetika novolavolaina miaraka amin'ny fanampian'ny sora-baventy matematika noho ny maha-zava-dehibe ny halavan'ny lalana amin'ny interferometers na fampiharana hafa izay saro-pady amin'ny halavan'ny lalana.PICdia novokarina tamin'ny alalan'ny pattering sosona maro (matetika 10 ka hatramin'ny 30) amin'ny wafer, izay ahitana endrika polygonal maro, matetika aseho amin'ny endrika GDSII. Alohan'ny handefasana ny rakitra any amin'ny mpanamboatra photomask, dia tena ilaina ny manao simulate ny PIC mba hanamarina ny fahamarinan'ny famolavolana. Ny simulation dia mizara ho ambaratonga maromaro: ny ambaratonga ambany indrindra dia ny simulation electromagnetic (EM) telo-dimensional, izay ny simulation dia atao amin'ny haavon'ny onjam-peo, na dia eo amin'ny sehatra macroscopic aza ny fifandraisana misy eo amin'ny atôma ao amin'ny fitaovana. Ny fomba mahazatra dia ahitana telo dimensions finite-difference Time-domain (3D FDTD) sy eigenmode expansion (EME). Ireo fomba ireo no marina indrindra, saingy tsy azo ampiharina amin'ny fotoana simulation PIC manontolo. Ny ambaratonga manaraka dia 2.5-dimensional EM simulation, toy ny finite-difference beam propagation (FD-BPM). Haingana kokoa ireo fomba ireo, saingy mahafoy ny fahamarinany ary tsy afaka mitantana ny fampielezana paraxial fotsiny ary tsy azo ampiasaina amin'ny fanaovana simulate resonator, ohatra. Ny ambaratonga manaraka dia simulation 2D EM, toy ny 2D FDTD sy 2D BPM. Haingana kokoa ihany koa ireo, saingy manana fiasa voafetra, toy ny tsy ahafahan'izy ireo maka tahaka ny rotatora polarization. Ny ambaratonga fanampiny dia ny fampitana sy/na fanaparitahana matrix simulation. Ny singa lehibe tsirairay dia ahena ho singa iray misy fidirana sy fivoahana, ary ny onjam-pandrefesana mifandray dia ahena ho singa fifindran'ny dingana sy attenuation. Tena haingana ireo simulation ireo. Ny mari-pamantarana mivoaka dia azo amin'ny fampitomboana ny matrix fampitana amin'ny famantarana fampidirana. Ny matrice scattering (izay singa antsoina hoe S-parameters) dia mampitombo ny famantarana fampidirana sy famoahana amin'ny lafiny iray mba hahitana ny famantarana miditra sy mivoaka amin'ny lafiny iray amin'ny singa. Amin'ny ankapobeny, ny matrices miparitaka dia ahitana ny fisaintsainana ao anatin'ilay singa. Matetika avo roa heny noho ny matrix fifindran'ny isaky ny refy ny matrice miparitaka. Raha fintinina, manomboka amin'ny 3D EM mankany amin'ny simulation matrix transmission / scattering, ny sosona tsirairay amin'ny simulation dia manolotra fifanakalozam-barotra eo amin'ny hafainganam-pandeha sy ny fahitsiana, ary ny mpamorona dia misafidy ny haavon'ny simulation ho an'ny filany manokana mba hanatsarana ny fizotran'ny fanamarinana.

Na izany aza, ny fiankinan-doha amin'ny simulation electromagnetika amin'ny singa sasany sy ny fampiasana matrices manaparitaka / famindrana mba hanahafana ny PIC manontolo dia tsy miantoka ny famolavolana marina tanteraka eo anoloan'ny takelaka mikoriana. Ohatra, ny halavan'ny lalana diso kajy, ny onjam-peo multimode izay tsy mahavita manafoana ny maodely avo lenta, na ny onjam-peo roa mifanakaiky loatra ka miteraka olana amin'ny fifandraisana tsy ampoizina dia mety tsy ho hita mandritra ny simulation. Noho izany, na dia ny fitaovana simulation mandroso aza dia manome fahaiza-manamarina ny famolavolana matanjaka, dia mbola mitaky fiambenana ambony sy fanaraha-maso tsara ataon'ny mpamorona, miaraka amin'ny traikefa azo ampiharina sy ny fahalalana ara-teknika, mba hiantohana ny fahamendrehana sy ny fahamendrehan'ny famolavolana ary hampihenana ny loza ateraky ny taratasy mikoriana.

Ny teknika antsoina hoe sparse FDTD dia ahafahan'ny simulation 3D sy 2D FDTD atao mivantana amin'ny endrika PIC feno mba hanamarinana ny famolavolana. Na dia sarotra ho an'ny fitaovana simulation electromagnetika aza ny manao simulate PIC lehibe dia lehibe, ny FDTD zara raha afaka manao simulate faritra midadasika eo an-toerana. Ao amin'ny FDTD 3D nentim-paharazana, ny simulation dia manomboka amin'ny fanombohana ireo singa enina amin'ny sehatry ny elektromagnetika ao anatin'ny boky voafaritra. Rehefa mandeha ny fotoana, dia kajy ny singa an-tsaha vaovao ao amin'ny volume, sy ny sisa. Mitaky kajikajy be dia be ny dingana tsirairay, ka mila fotoana lava. Ao amin'ny FDTD 3D kely, raha tokony kajy isaky ny dingana isaky ny teboka tsirairay amin'ny volume, ny lisitry ny singa an-tsaha dia tazonina izay afaka mifanaraka amin'ny teoria amin'ny volavolan-dalàna be dia be ary ho an'ireo singa ireo ihany. Isaky ny dingana dia misy teboka mifanakaiky amin'ny kojakoja an-tsaha, ary ny singa an-tsaha eo ambanin'ny tokonam-pahefana sasany kosa dia latsaka. Ho an'ny rafitra sasany, ity kajy ity dia mety ho filaharana maromaro haingana kokoa noho ny 3D FDTD nentim-paharazana. Na izany aza, ny FDTDS vitsy dia tsy mandeha tsara rehefa mifandray amin'ny rafitra miparitaka satria miparitaka be loatra ity sehatra ity, ka miteraka lisitra lava loatra ary sarotra ny mitantana. Ny sary 1 dia mampiseho pikantsary ohatra amin'ny simulation 3D FDTD mitovy amin'ny splitter beam polarization (PBS).

Sary 1: Vokatra simulation avy amin'ny 3D sparse FDTD. (A) dia fijery ambony amin'ny rafitra atao simulate, izay mpampitohy tari-dalana. (B) Mampiseho pikantsarin'ny simulation mampiasa fientanentanana quasi-TE. Ireo kisary roa etsy ambony dia mampiseho ny fijery ambony amin'ny mari-pamantarana quasi-TE sy quasi-TM, ary ireo kisary roa etsy ambany dia mampiseho ny fijery mifanandrify amin'izany. (C) Mampiseho pikantsarin'ny simulation mampiasa excitation quasi-TM.


Fotoana fandefasana: Jul-23-2024