የፎቶኒክ የተቀናጀ የወረዳ ንድፍ

ንድፍ የፎቶኒክየተቀናጀ ወረዳ

የፎቶኒክ የተቀናጁ ወረዳዎች(PIC) ብዙውን ጊዜ የሚነደፉት በሂሳብ ስክሪፕቶች እገዛ ነው ምክንያቱም የመንገዱን ርዝመት በኢንተርፌሮሜትሮች ወይም ሌሎች ለመንገድ ርዝማኔ ሚስጥራዊነት ያላቸው አፕሊኬሽኖች አስፈላጊነት ነው።PICብዙ ንብርቦችን (በተለምዶ ከ10 እስከ 30) በዋፈር ላይ በመንደፍ ነው የሚመረተው፣ እነዚህም ብዙ ባለብዙ ጎን ቅርጾች፣ ብዙ ጊዜ በGDSII ቅርጸት ይወከላሉ። ፋይሉን ወደ የፎቶማስክ አምራች ከመላክዎ በፊት, የንድፍ ዲዛይኑን ትክክለኛነት ለማረጋገጥ PIC ን መምሰል መቻል በጣም ጥሩ ነው. ማስመሰል በበርካታ ደረጃዎች የተከፋፈለ ነው-ዝቅተኛው ደረጃ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ኤሌክትሮማግኔቲክ (ኤም) ማስመሰል ነው, በንዑስ-ሞገድ ርዝመት ደረጃ ላይ ይከናወናል, ምንም እንኳን በእቃው ውስጥ በአተሞች መካከል ያለው መስተጋብር በማክሮስኮፒክ መለኪያ ይከናወናል. የተለመዱ ዘዴዎች ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ውሱን-ልዩነት የጊዜ-ጎራ (3D FDTD) እና eigenmode ማስፋፊያ (EME) ያካትታሉ። እነዚህ ዘዴዎች በጣም ትክክለኛ ናቸው, ነገር ግን ለጠቅላላው PIC የማስመሰል ጊዜ ተግባራዊ ሊሆኑ አይችሉም. የሚቀጥለው ደረጃ 2.5-dimensional EM simulation ነው፣ እንደ ውሱን-ልዩነት ጨረር ስርጭት (FD-BPM)። እነዚህ ዘዴዎች በጣም ፈጣን ናቸው, ነገር ግን አንዳንድ ትክክለኛነትን ይሠዋሉ እና ፓራክሲያል ስርጭትን ብቻ ይቋቋማሉ እና ለምሳሌ አስማሚዎችን ለመምሰል ጥቅም ላይ ሊውሉ አይችሉም. ቀጣዩ ደረጃ እንደ 2D FDTD እና 2D BPM ያሉ 2D EM simulation ነው። እነዚህም ፈጣን ናቸው፣ ነገር ግን ውሱን ተግባር አላቸው፣ ለምሳሌ የፖላራይዜሽን ሮታተሮችን ማስመሰል አይችሉም። ተጨማሪ ደረጃ ማስተላለፊያ እና/ወይም መበተን ማትሪክስ ማስመሰል ነው። እያንዳንዱ ዋና አካል ግብዓት እና ውፅዓት ያለው አካል ይቀንሳል፣ እና የተገናኘው ሞገድ መመሪያ ወደ የክፍል ፈረቃ እና የመቀነስ አካል ይቀንሳል። እነዚህ ማስመሰያዎች እጅግ በጣም ፈጣን ናቸው። የውጤት ምልክት የሚገኘው የማስተላለፊያ ማትሪክስ በመግቢያው ምልክት በማባዛት ነው. የተበታተነ ማትሪክስ (የእሱ ንጥረ ነገሮች S-parameters የሚባሉት) የግብአት እና የውጤት ምልክቶችን በአንድ በኩል በማባዛት በሌላኛው ክፍል ላይ የግቤት እና የውጤት ምልክቶችን ለማግኘት. በመሠረቱ, የተበታተነው ማትሪክስ በንጥሉ ውስጥ ያለውን ነጸብራቅ ይይዛል. የተበታተነ ማትሪክስ አብዛኛውን ጊዜ በእያንዳንዱ ልኬት ውስጥ ካለው የማስተላለፊያ ማትሪክስ ሁለት እጥፍ ይበልጣል. በማጠቃለያው ከ 3D EM ጀምሮ እስከ ማስተላለፊያ/መበተን ማትሪክስ ሲሙሌሽን፣ እያንዳንዱ የማስመሰያ ንብርብር በፍጥነት እና በትክክለኛነት መካከል ያለውን የንግድ ልውውጥ ያቀርባል፣ እና ዲዛይነሮች የንድፍ ማረጋገጫ ሂደቱን ለማመቻቸት ለፍላጎታቸው ትክክለኛውን የማስመሰል ደረጃ ይመርጣሉ።

ነገር ግን፣ በተወሰኑ ንጥረ ነገሮች ኤሌክትሮማግኔቲክ ሲሙሌሽን ላይ ተመርኩዞ የመበተን/ማስተላለፊያ ማትሪክስ በመጠቀም መላውን ፒአይሲ ለማስመሰል ከወራጅ ፕላስ ፊት ለፊት ሙሉ ለሙሉ ትክክለኛ ንድፍ ዋስትና አይሆንም። ለምሳሌ፣ የተሳሳተ ስሌት የመንገድ ርዝማኔ፣ ባለብዙ ሞድ ሞገድ ከፍተኛ ትዕዛዝ ሁነታዎችን በውጤታማነት ለመጨፍለቅ ያቃታቸው፣ ወይም ሁለት እርስ በርስ በጣም የሚቀራረቡ ወደ ያልተጠበቁ የማጣመር ችግሮች የሚመሩ ሁለት የሞገድ መመሪያዎች በሲሙሌሽን ጊዜ ሳይገኙ አይቀርም። ስለዚህ ምንም እንኳን የላቀ የማስመሰል መሳሪያዎች ኃይለኛ የንድፍ ማረጋገጫ ችሎታዎች ቢሰጡም, አሁንም ከፍተኛ ጥንቃቄ እና ጥንቃቄ የተሞላበት የዲዛይነር ቁጥጥር ይጠይቃል, ከተግባራዊ ልምድ እና ቴክኒካዊ እውቀት ጋር ተዳምሮ የንድፍ ትክክለኛነት እና አስተማማኝነት ለማረጋገጥ እና የንድፍ አደጋን ይቀንሳል. የወራጅ ወረቀት.

ስፓርስ FDTD የሚባል ቴክኒክ ንድፉን ለማረጋገጥ 3D እና 2D FDTD ማስመሰያዎች በቀጥታ በተሟላ የPIC ዲዛይን ላይ እንዲሰሩ ያስችላቸዋል። ለማንኛውም የኤሌክትሮማግኔቲክ ማስመሰያ መሳሪያ በጣም ትልቅ መጠን ያለው PICን ለመምሰል አስቸጋሪ ቢሆንም፣ ስፔር ያለው FDTD በትክክል ትልቅ የአካባቢ አካባቢን ማስመሰል ይችላል። በባህላዊ 3D FDTD፣ ማስመሰል የሚጀምረው የኤሌክትሮማግኔቲክ ፊልዱን ስድስት አካላት በተወሰነ መጠን ባለው መጠን በማስጀመር ነው። ጊዜው እየገፋ ሲሄድ, በድምጽ ውስጥ ያለው አዲሱ የመስክ ክፍል ይሰላል, ወዘተ. እያንዳንዱ እርምጃ ብዙ ስሌት ያስፈልገዋል, ስለዚህ ረጅም ጊዜ ይወስዳል. በጥቂቱ 3D FDTD በእያንዳንዱ የድምፅ ነጥብ ላይ በእያንዳንዱ እርምጃ ከመቁጠር ይልቅ በንድፈ ሀሳብ ከዘፈቀደ ትልቅ መጠን ጋር የሚዛመዱ እና ለእነዚያ ክፍሎች ብቻ የሚሰሉ የመስክ አካላት ዝርዝር ተጠብቆ ይቆያል። በእያንዳንዱ ጊዜ፣ ከመስክ አካላት አጠገብ ያሉ ነጥቦች ይታከላሉ፣ ከተወሰነ የኃይል ገደብ በታች ያሉት የመስክ ክፍሎች ግን ይጣላሉ። ለአንዳንድ አወቃቀሮች ይህ ስሌት ከተለምዷዊ 3D FDTD በበለጠ ፍጥነት በርካታ ትዕዛዞች ሊሆን ይችላል። ነገር ግን፣ ትንሽ FDTDS ከተበታተኑ አወቃቀሮች ጋር ሲገናኝ ጥሩ ውጤት አያመጣም ምክንያቱም ይህ የጊዜ መስክ በጣም ስለሚሰራጭ በጣም ረጅም እና ለማስተዳደር አስቸጋሪ የሆኑ ዝርዝሮችን ያስከትላል። ምስል 1 ከፖላራይዜሽን ጨረር መከፋፈያ (PBS) ጋር ተመሳሳይ የሆነ የ3D FDTD ማስመሰል ምሳሌ ቅጽበታዊ ገጽ እይታ ያሳያል።

ምስል 1፡ የማስመሰል ውጤቶች ከ3D sparse FDTD። (ሀ) መዋቅሩ እየተመሰለ ያለው የላይኛው እይታ ነው፣ ​​እሱም የአቅጣጫ አጣማሪ ነው። (ለ) የ quasi-TE excitationን በመጠቀም የማስመሰል ቅጽበታዊ ገጽ እይታን ያሳያል። ከላይ ያሉት ሁለቱ ሥዕላዊ መግለጫዎች የ quasi-TE እና quasi-TM ምልክቶችን የላይኛው እይታ ያሳያሉ፣ እና ከታች ያሉት ሁለቱ ሥዕላዊ መግለጫዎች ተዛማጅ መስቀለኛ ክፍል እይታን ያሳያሉ። (ሐ) የ quasi-TM excitationን በመጠቀም የማስመሰል ቅጽበታዊ ገጽ እይታን ያሳያል።