Dearadh nafótónachciorcad iomlánaithe
Ciorcaid chomhtháite fhótóineacha(PIC) go minic deartha le cabhair ó scripteanna matamaitice mar gheall ar an tábhacht a bhaineann le fad cosán i idirferometers nó feidhmeanna eile atá íogair d'fhad cosáin.PICa mhonaraítear trí shraitheanna iolracha (de ghnáth 10 go 30) a patrú ar wafer, atá comhdhéanta de go leor cruthanna polagánacha, a léirítear go minic i bhformáid GDSII. Sula gcuirtear an comhad chuig an monaróir photomask, tá sé inmhianaithe go láidir a bheith in ann an PIC a insamhladh chun cruinneas an dearadh a fhíorú. Tá an insamhalta roinnte ina illeibhéil: is é an leibhéal is ísle ná an insamhalta leictreamaighnéadach tríthoiseach (EM), áit a ndéantar an insamhalta ag an leibhéal fo-tonnfhad, cé go ndéantar na hidirghníomhaíochtaí idir adaimh san ábhar a láimhseáil ag an scála macrascópach. I measc na modhanna tipiciúla tá críoch-difríocht tríthoiseach Am-fearainn (3D FDTD) agus leathnú eigenmode (EME). Is iad na modhanna seo na cinn is cruinne, ach níl siad praiticiúil don am insamhalta PIC ar fad. Is é an chéad leibhéal eile ná ionsamhlú EM 2.5-tríthoiseach, mar iomadú bíoma difreálaigh finideach (FD-BPM). Tá na modhanna seo i bhfad níos tapúla, ach íobairt cruinneas áirithe agus ní féidir leo a láimhseáil ach iomadú paraxial agus ní féidir iad a úsáid chun insamhail athshondóirí, mar shampla. Is é an chéad leibhéal eile insamhalta 2D EM, mar shampla 2D FDTD agus 2D BPM. Tá siad seo níos tapúla freisin, ach tá feidhmiúlacht theoranta acu, mar ní féidir leo rothlaithe polaraithe a insamhladh. Leibhéal eile is ea insamhalta maitrís tarchurtha agus/nó scaipthe. Laghdaítear gach príomh-chomhpháirt go comhpháirt le hionchur agus aschur, agus laghdaítear an tonnthreoir nasctha go dtí eilimint aistrithe céime agus tanúcháin. Tá na insamhaltaí seo thar a bheith tapa. Faightear an comhartha aschuir tríd an maitrís tarchurtha a iolrú faoin comhartha ionchuir. Déanann an maitrís scaipthe (a dtugtar S-paraiméadair ar a n-eilimintí) na comharthaí ionchuir agus aschuir a iolrú ar thaobh amháin chun na comharthaí ionchuir agus aschuir ar thaobh eile an chomhpháirte a aimsiú. Go bunúsach, tá an machnamh taobh istigh den eilimint sa mhaitrís scaipthe. De ghnáth bíonn an maitrís scaipthe dhá oiread chomh mór leis an maitrís tarchurtha i ngach gné. Go hachomair, ó 3D EM go dtí insamhalta maitrís tarchurtha/scaipthe, cuireann gach sraith ionsamhlúcháin comhbhabhtáil idir luas agus cruinneas, agus roghnaíonn dearthóirí an leibhéal ceart insamhalta dá riachtanais shonracha chun an próiseas bailíochtaithe dearaidh a bharrfheabhsú.
Mar sin féin, ag brath ar ionsamhlú leictreamaighnéadach d'eilimintí áirithe agus ag baint úsáide as maitrís scaipthe/aistrithe chun an PIC iomlán a insamhladh, ní ráthaítear dearadh iomlán ceart os comhair an tsreabhphláta. Mar shampla, is dócha nach dtabharfar faoi deara le linn an ionsamhlúcháin faid cosáin mhí-áirimh, treoraithe tonn ilmhódacha a dteipeann orthu modhanna ard-ordaithe a shochtadh go héifeachtach, nó dhá thonnthreoir atá ró-ghar dá chéile as a dtagann fadhbanna cúplála gan choinne. Dá bhrí sin, cé go soláthraíonn uirlisí insamhalta chun cinn cumais bhailíochtaithe dearaidh chumhachtacha, éilíonn sé fós leibhéal ard faireachais agus iniúchadh cúramach ag an dearthóir, in éineacht le taithí phraiticiúil agus eolas teicniúil, chun cruinneas agus iontaofacht an dearadh a chinntiú agus an baol a laghdú. bileog sreafa.
Ligeann teicníocht ar a dtugtar FDTD tanaí ionsamhlúcháin 3D agus 2D FDTD a dhéanamh go díreach ar dhearadh iomlán PIC chun an dearadh a bhailíochtú. Cé go bhfuil sé deacair d'aon uirlis insamhalta leictreamaighnéadach insamhladh a dhéanamh ar PIC ar scála mór, tá an FDTD tanaí in ann ceantar áitiúil sách mór a insamhail. I FDTD 3D traidisiúnta, cuirtear tús leis an insamhalta trí na sé chomhpháirt den réimse leictreamaighnéadach a thúsú laistigh de thoirt cainníochtaithe ar leith. De réir mar a théann an t-am ar aghaidh, ríomhtar an chomhpháirt réimse nua sa toirt, agus mar sin de. Éilíonn gach céim go leor ríomh, mar sin tógann sé ar feadh i bhfad. In FDTD 3D tanaí, in ionad gach céim ag gach pointe den toirt a ríomh, coinnítear liosta de chomhpháirteanna allamuigh ar féidir leo freagairt go teoiriciúil do thoirt treallach mór agus a ríomhtar do na comhpháirteanna sin amháin. Ag gach céim ama, cuirtear pointí in aice le comhpháirteanna réimse leis, agus scaoiltear comhpháirteanna réimse faoi thairseach cumhachta áirithe. I gcás roinnt struchtúr, is féidir an ríomh seo a bheith i roinnt orduithe méide níos tapúla ná an FDTD 3D traidisiúnta. Mar sin féin, ní fheidhmíonn FDTDS tanaí go maith agus iad ag déileáil le struchtúir scaipthe toisc go leathnaíonn an réimse ama seo an iomarca, rud a fhágann go bhfuil liostaí ró-fhada agus deacair a bhainistiú. Taispeánann Figiúr 1 screenshot samplach d'ionsamhlú 3D FDTD cosúil le scoilteoir bhíoma polaraithe (PBS).
Fíor 1: Torthaí ionsamhlúcháin ó FDTD gann 3D. Is é (A) radharc barr ar an struchtúr atá á insamhladh, ar cúplóir treorach é. (B) Taispeánann sé gabháil scáileáin d'ionsamhlúchán ag baint úsáide as excitation quasi-TE. Taispeánann an dá léaráid thuas radharc barr na gcomharthaí quasi-TE agus quasi-TM, agus taispeánann an dá léaráid thíos an t-amharc trasghearrtha comhfhreagrach. (C) Taispeánann sé gabháil scáileáin d'ionsamhlúchán ag baint úsáide as excitation quasi-TM.
Am postála: Jul-23-2024