فوٽوونڪ انٽيگريٽيڊ سرڪٽ جي ڊيزائن

جي ڊيزائنفوٽوونڪمربوط سرڪٽ

فوٽوونڪ انٽيگريٽيڊ سرڪٽس(PIC) اڪثر ڪري رياضياتي اسڪرپٽ جي مدد سان ٺاهيا ويا آهن ڇاڪاڻ ته انٽرفيروميٽرز يا ٻين ايپليڪيشنن ۾ رستي جي ڊيگهه جي اهميت جي ڪري جيڪي رستي جي ڊگھائي سان حساس هوندا آهن.PICھڪڙي ويفر تي گھڻن تہن (عام طور تي 10 کان 30) کي پيٽرنگ ڪندي ٺاھيو ويو آھي، جيڪي گھڻن پوليگونل شڪلن مان ٺھيل آھن، اڪثر ڪري GDSII فارميٽ ۾ نمائندگي ڪن ٿيون. ڦوٽو ماسڪ ٺاهيندڙ کي فائل موڪلڻ کان اڳ، اهو تمام ضروري آهي ته پي آءِ سي کي ٺهڪائڻ جي قابل هجي ته جيئن ڊزائن جي درستي جي تصديق ڪري سگهجي. تخليق کي ڪيترن ئي سطحن ۾ ورهايو ويو آهي: سڀ کان گهٽ سطح ٽي-dimensional برقياتي مقناطيسي (EM) تخليق آهي، جتي تخليق کي ذيلي طول موج جي سطح تي ڪيو ويندو آهي، جيتوڻيڪ مادي ۾ ايٽم جي وچ ۾ رابطي کي ميڪروڪوپيڪ اسڪيل تي سنڀاليو ويندو آهي. عام طريقن ۾ شامل آهن ٽي-dimensional finite-difference Time-domain (3D FDTD) ۽ eigenmode expansion (EME). اهي طريقا سڀ کان وڌيڪ صحيح آهن، پر پوري PIC تخليق وقت لاءِ غير عملي آهن. ايندڙ سطح 2.5-dimensional EM سموليشن آھي، جھڙوڪ finite-difference beam propagation (FD-BPM). اهي طريقا تمام تيز آهن، پر ڪجهه درستگي کي قربان ڪن ٿا ۽ صرف پيراڪسيل پروپيگيشن کي سنڀالي سگهن ٿا ۽ مثال طور، مثال طور، گونج ڪندڙن کي نقل ڪرڻ لاء استعمال نٿا ڪري سگهن. ايندڙ سطح 2D EM تخليق آهي، جهڙوڪ 2D FDTD ۽ 2D BPM. اهي پڻ تيز آهن، پر محدود ڪارڪردگي آهن، جهڙوڪ اهي پولرائزيشن روٽرٽر کي نقل نه ڪري سگھندا آهن. هڪ وڌيڪ سطح آهي ٽرانسميشن ۽/يا اسڪيٽرنگ ميٽرڪس سموليشن. هر اهم جزو ان پٽ ۽ آئوٽ پٽ سان هڪ جزو ۾ گھٽجي ويو آهي، ۽ ڳنڍيل ويج گائيڊ کي گهٽجي ويو آهي هڪ مرحلو شفٽ ۽ attenuation عنصر. اهي simulations انتهائي تيز آهن. ان پٽ سگنل ذريعي ٽرانسميشن ميٽرڪس کي ضرب ڪندي حاصل ڪيو ويندو آهي ان پٽ سگنل. اسڪيٽرنگ ميٽرڪس (جنهن جا عنصر S-parameters سڏجن ٿا) ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ سگنلن کي هڪ پاسي ضرب ڪري ٿو ته جيئن ان پٽ ۽ آئوٽ پُٽ سگنلن کي ڳولهڻ لاءِ جزو جي ٻئي پاسي. بنيادي طور تي، پکيڙڻ واري ميٽرڪس عنصر جي اندر جي عڪاسي تي مشتمل آهي. پکيڙڻ وارو ميٽرڪس عام طور تي هر طول و عرض ۾ ٽرانسميشن ميٽرڪس جي ڀيٽ ۾ ٻه ڀيرا وڏو آهي. تت ۾، 3D EM کان وٺي ٽرانسميشن/اسڪيٽرنگ ميٽرڪس سميوليشن تائين، تخليق جي هر پرت رفتار ۽ درستگي جي وچ ۾ واپار جي بندش پيش ڪري ٿي، ۽ ڊزائنر ڊزائن جي تصديق واري عمل کي بهتر ڪرڻ لاءِ انهن جي مخصوص ضرورتن لاءِ سميوليشن جي صحيح سطح کي چونڊيندا آهن.

بهرحال، ڪجهه عنصرن جي برقي مقناطيسي تخليق تي ڀروسو ڪرڻ ۽ پوري PIC کي نقل ڪرڻ لاءِ اسڪيٽرنگ/منتقلي ميٽرڪس استعمال ڪرڻ فلو پليٽ جي سامهون مڪمل طور تي صحيح ڊيزائن جي ضمانت نٿو ڏئي. مثال طور، غلط حساب ڪيل رستي جي ڊگھائي، ملٽي موڊ ويگ گائيڊ جيڪي مؤثر طريقي سان هاءِ آرڊر موڊس کي دٻائڻ ۾ ناڪام ٿين ٿيون، يا ٻه ويج گائيڊ جيڪي هڪ ٻئي جي تمام ويجهو آهن جيڪي اڻڄاتل ملائڻ جي مسئلن کي جنم ڏين ٿا، ممڪن آهي ته سميوليشن دوران اڻڄاتل ٿي وڃن. تنهن ڪري، جيتوڻيڪ ترقي يافته تخليقي اوزار طاقتور ڊيزائن جي تصديق جي صلاحيت مهيا ڪن ٿا، ان کي اڃا تائين ڊزائنر طرفان اعلي سطحي نگراني ۽ محتاط معائنو جي ضرورت آهي، عملي تجربو ۽ ٽيڪنيڪل علم سان گڏ، ڊزائن جي درستگي ۽ اعتبار کي يقيني بڻائڻ ۽ خطري کي گهٽائڻ لاء. وهڪري جي چادر.

هڪ ٽيڪنڪ جنهن کي اسپارس FDTD سڏيو ويندو آهي 3D ۽ 2D FDTD سموليشن کي سڌو سنئون مڪمل PIC ڊيزائن تي انجام ڏيڻ جي اجازت ڏئي ٿي ڊزائن کي درست ڪرڻ لاءِ. جيتوڻيڪ اهو ڏکيو آهي ته ڪنهن به برقي مقناطيسي تخليقي اوزار لاء هڪ تمام وڏي پيماني تي PIC کي نقل ڪرڻ لاء، اسپارس FDTD ڪافي وڏي مقامي علائقي کي نقل ڪرڻ جي قابل آهي. روايتي 3D FDTD ۾، تخليق هڪ مخصوص مقدار جي مقدار جي اندر برقي مقناطيسي فيلڊ جي ڇهن حصن کي شروع ڪندي شروع ٿئي ٿو. جيئن وقت اڳتي وڌندو آهي، حجم ۾ نئين فيلڊ جو حصو ڳڻيو ويندو آهي، وغيره. هر قدم کي تمام گهڻو حساب جي ضرورت آهي، تنهنڪري اهو هڪ ڊگهو وقت وٺندو آهي. اسپارس 3D FDTD ۾، حجم جي هر نقطي تي هر قدم تي ڳڻڻ جي بدران، فيلڊ جي اجزاء جي هڪ فهرست رکيل آهي جيڪي نظرياتي طور تي هڪ وڏي مقدار سان ملن ٿيون ۽ صرف انهن حصن لاء حساب ڪري سگهجن ٿيون. هر دفعي قدم تي، فيلڊ حصن جي ڀرسان پوائنٽون شامل ڪيا ويا آهن، جڏهن ته فيلڊ اجزاء هڪ خاص طاقت جي حد کان هيٺ ٿي ويا آهن. ڪجھ ڍانچين لاءِ، ھي ڳڻپيوڪر ٿي سگھي ٿو ڪيترن ئي آرڊرن جي شدت سان روايتي 3D FDTD کان تيز. بهرحال، اسپارس ايف ڊي ٽي ڊي ايس سٺي ڪارڪردگي نه ڪندا آهن جڏهن منتشر ڍانچي سان معاملو ڪندا آهن ڇو ته هن وقت فيلڊ تمام گهڻو پکڙيل آهي، نتيجي ۾ فهرستون جيڪي تمام ڊگهيون آهن ۽ انتظام ڪرڻ ڏکيو آهي. شڪل 1 ڏيکاري ٿو هڪ مثال اسڪرين شاٽ جو هڪ 3D FDTD تخليق جو هڪ پولارائيزيشن بيم اسپلٽر (PBS) سان ملندڙ جلندڙ آهي.

شڪل 1: 3D اسپارس FDTD مان تخليق جا نتيجا. (الف) ساخت جو هڪ مٿاهون نظارو ٺهيل آهي، جيڪو هڪ طرفي ڪولر آهي. (B) quasi-TE excitation استعمال ڪندي ھڪڙي تخليق جو اسڪرين شاٽ ڏيکاري ٿو. مٿيون ٻه آرياگرام quasi-TE ۽ quasi-TM سگنلن جو مٿئين ڏيک ڏيکارين ٿا، ۽ هيٺيون ٻه آرياگرامس ملندڙ پار-سيڪشنل ڏيک ڏيکارين ٿا. (C) quasi-TM excitation استعمال ڪندي ھڪڙي تخليق جو اسڪرين شاٽ ڏيکاري ٿو.