Dealbhadh cuairteachaidh aonaichte photonic

Dealbhadh defotonachcuairt aonaichte

Cuairtean aonaichte photonic(PIC) gu tric air an dealbhadh le cuideachadh bho sgriobtaichean matamataigeach air sgàth cho cudromach sa tha fad slighe ann an interferometers no tagraidhean eile a tha mothachail air fad slighe.PICair a dhèanamh le bhith a’ pattering ioma-fhilleadh (mar as trice 10 gu 30) air wafer, a tha air a dhèanamh suas de dh’ iomadh cumaidhean ioma-thaobhach, gu tric air an riochdachadh ann an cruth GDSII. Mus cuir thu am faidhle chun neach-dèanamh photomask, tha e gu mòr ion-mhiannaichte a bhith comasach air atharrais a dhèanamh air an PIC gus dearbhadh dè cho ceart ‘s a tha an dealbhadh. Tha an atharrais air a roinn ann an grunn ìrean: is e an ìre as ìsle an atharrais electromagnetic trì-thaobhach (EM), far a bheil an atharrais air a dhèanamh aig ìre fo-tonn, ged a tha na h-eadar-obrachaidhean eadar dadaman anns an stuth air an làimhseachadh aig an sgèile macroscopic. Tha dòighean àbhaisteach a’ toirt a-steach raon ùine eadar-dhealaichte trì-thaobhach (3D FDTD) agus leudachadh eigenmode (EME). Is e na modhan sin an fheadhainn as cinntiche, ach chan eil iad practaigeach airson ùine atharrais PIC gu lèir. Is e an ath ìre atharrais EM 2.5-meudach, leithid iomadachadh beam eadar-dhealachadh crìochnaichte (FD-BPM). Tha na dòighean sin fada nas luaithe, ach bidh iad ag ìobradh beagan mionaideachd agus chan urrainn dhaibh ach iomadachadh paraxial a làimhseachadh agus chan urrainnear an cleachdadh airson atharrais air resonators, mar eisimpleir. Is e an ath ìre atharrais 2D EM, leithid 2D FDTD agus 2D BPM. Tha iad sin cuideachd nas luaithe, ach tha comas-gnìomh cuibhrichte aca, leis nach urrainn dhaibh atharrais air rotators polarization. Is e ìre eile atharrais matrix tar-chuir agus / no sgapaidh. Tha gach prìomh phàirt air a lughdachadh gu co-phàirt le cuir a-steach agus toradh, agus tha an stiùireadh tonn ceangailte air a lughdachadh gu gluasad ìre agus eileamaid lasachaidh. Tha na samhlaidhean sin gu math luath. Gheibhear an comharra toraidh le bhith ag iomadachadh a’ mhaitrix tar-chuir leis a’ chomharra cuir a-steach. Bidh am matrix sgapaidh (ris an canar S-parameters) ag iomadachadh nan comharran cuir a-steach is toraidh air aon taobh gus na comharran cuir a-steach is toraidh a lorg air taobh eile na co-phàirt. Gu bunaiteach, tha am faileas taobh a-staigh an eileamaid anns a’ mhaitrix sgapaidh. Tha am matrix sgaoilidh mar as trice dà uair cho mòr ris a’ mhaitrix tar-chuir anns gach taobh. Ann an geàrr-chunntas, bho 3D EM gu atharrais matrix tar-chuir / sgapaidh, tha gach sreath de atharrais a’ nochdadh malairt eadar astar is mionaideachd, agus bidh luchd-dealbhaidh a’ taghadh an ìre cheart de shamhlachadh airson na feumalachdan sònraichte aca gus am pròiseas dearbhaidh dealbhaidh a bharrachadh.

Ach, le bhith an urra ri atharrais electromagnetic de eileamaidean sònraichte agus a bhith a’ cleachdadh matrix sgaoilidh / gluasaid gus atharrais air an PIC gu lèir chan eil sin a’ gealltainn dealbhadh gu tur ceart air beulaibh a ’phlàta sruthadh. Mar eisimpleir, tha e coltach nach tèid faid slighe ceàrr, stiùiridhean tonn ioma-mhodhail nach cuir stad air modhan àrd-òrdugh gu h-èifeachdach, no dà stiùireadh tonn a tha ro fhaisg air a chèile a dh’ adhbhraicheas duilgheadasan ceangail ris nach robh dùil a dhol gun aithneachadh rè atharrais. Mar sin, ged a tha innealan atharrais adhartach a’ toirt seachad comasan dearbhaidh dealbhaidh cumhachdach, tha e fhathast a’ feumachdainn ìre àrd de dh’fhaire agus de sgrùdadh faiceallach leis an dealbhaiche, còmhla ri eòlas practaigeach agus eòlas teignigeach, gus dèanamh cinnteach à cruinneas agus earbsachd an dealbhaidh agus gus cunnart an dealbhaidh a lughdachadh. duilleag sruth.

Tha innleachd ris an canar FDTD gann a’ leigeil le samhlaidhean 3D agus 2D FDTD a bhith air an coileanadh gu dìreach air dealbhadh PIC iomlan gus an dealbhadh a dhearbhadh. Ged a tha e duilich dha inneal atharrais electromagnetic sam bith atharrais a dhèanamh air PIC air sgèile mhòr, tha an FDTD gann comasach air atharrais a dhèanamh air sgìre ionadail meadhanach mòr. Ann an 3D FDTD traidiseanta, bidh an atharrais a’ tòiseachadh le bhith a’ tòiseachadh na sia pàirtean den raon electromagnetic taobh a-staigh tomhas sònraichte. Mar a thèid an ùine air adhart, thathas a’ tomhas a’ phàirt achaidh ùr san tomhas-lìonaidh, agus mar sin air adhart. Feumaidh gach ceum tòrr àireamhachadh, agus mar sin bheir e ùine mhòr. Ann an 3D FDTD gann, an àite obrachadh a-mach aig gach ceum aig gach puing den tomhas-lìonaidh, tha liosta de cho-phàirtean achaidh air a chumail suas a dh’ fhaodadh a bhith gu teòiridheach a rèir meud mòr neo-riaghailteach agus a bhith air a thomhas a-mhàin airson na co-phàirtean sin. Aig gach ceum, thèid puingean ri taobh co-phàirtean achaidh a chur ris, agus thèid pàirtean achaidh fo ìre cumhachd sònraichte a leigeil sìos. Airson cuid de structaran, faodaidh an àireamhachadh seo a bhith grunn òrdughan meudachd nas luaithe na 3D FDTD traidiseanta. Ach, chan eil FDTDS gann a’ coileanadh gu math nuair a bhios iad a’ dèiligeadh ri structaran sgaoilte oir tha an raon ùine seo a’ sgaoileadh cus, a’ ciallachadh gu bheil liostaichean ro fhada agus duilich an riaghladh. Tha Figear 1 a’ sealltainn dealbh-sgrìn eisimpleir de shamhladh 3D FDTD coltach ri splitter beam polarization (PBS).

Figear 1: Toraidhean atharrais bho 3D gann FDTD. (A) na shealladh àrd den structar a thathar a’ samhlachadh, a tha na cheangal stiùiridh. (B) A’ sealltainn dealbh-sgrìn de shamhladh a’ cleachdadh excitation quasi-TE. Tha an dà dhiagram gu h-àrd a’ sealltainn an sealladh as àirde de na comharran quasi-TE agus quasi-TM, agus tha an dà dhiagram gu h-ìosal a’ sealltainn an sealladh tar-roinneil co-fhreagarrach. (C) A’ sealltainn dealbh-sgrìn de shamhladh a’ cleachdadh excitation quasi-TM.


Ùine puist: Iuchar-23-2024