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