Hönnun áljósónísktsamþætt hringrás
Ljósrænar samþættar hringrásir(PIC) eru oft hönnuð með hjálp stærðfræðilegra forskrifta vegna mikilvægis leiðarlengdar í víxlmælum eða öðrum forritum sem eru viðkvæm fyrir lengd leiðar.PICer framleitt með því að slétta mörg lög (venjulega 10 til 30) á oblátu, sem eru samsett úr mörgum marghyrndum formum, oft táknuð með GDSII sniði. Áður en skráin er send til framleiðanda ljósmyndagrímunnar er mjög æskilegt að geta líkt eftir PIC til að sannreyna réttmæti hönnunarinnar. Eftirlíkingunni er skipt í mörg stig: lægsta stigið er þrívíddar rafsegulherming (EM) þar sem uppgerðin er gerð á undirbylgjulengdarstigi, þó að víxlverkun frumeinda í efninu sé meðhöndluð á stórsæjum mælikvarða. Dæmigerðar aðferðir eru þrívíddar endanlegur mismunur tímalén (3D FDTD) og eiginmode stækkun (EME). Þessar aðferðir eru nákvæmastar, en eru óhagkvæmar fyrir allan PIC uppgerð tímans. Næsta stig er 2,5 víddar EM uppgerð, svo sem útbreiðslu geisla með endanlegum mismun (FD-BPM). Þessar aðferðir eru mun hraðari, en fórna nokkurri nákvæmni og geta aðeins séð um þverstæða útbreiðslu og ekki hægt að nota þær til að líkja eftir resonators, til dæmis. Næsta stig er 2D EM uppgerð, eins og 2D FDTD og 2D BPM. Þetta eru líka hraðari, en hafa takmarkaða virkni, svo sem að þeir geta ekki líkt eftir skautunarsnúningum. Annað stig er sendingar- og/eða dreifingarfylkisuppgerð. Hver aðalhluti er minnkaður í íhlut með inntak og útgangi og tengdur bylgjuleiðari er minnkaður í fasaskiptingu og deyfingu. Þessar eftirlíkingar eru mjög hraðar. Úttaksmerkið fæst með því að margfalda sendingarfylki með inntaksmerkinu. Dreifingarfylki (þar sem þættir eru kallaðir S-færibreytur) margfaldar inntaks- og úttaksmerkin á annarri hliðinni til að finna inntaks- og útgangsmerkin hinum megin við íhlutinn. Í grundvallaratriðum inniheldur dreifingarfylki spegilmyndina inni í frumefninu. Dreifingarfylki er venjulega tvöfalt stærra en flutningsfylki í hverri vídd. Í stuttu máli, allt frá 3D EM til sendingar-/dreifingarfylkishermingar, sýnir hvert lag af hermi skiptum á milli hraða og nákvæmni og hönnuðir velja rétta uppgerðina fyrir sérstakar þarfir þeirra til að hámarka hönnunarstaðfestingarferlið.
Hins vegar, að treysta á rafsegulhermun á tilteknum þáttum og nota dreifingar-/flutningsfylki til að líkja eftir öllu PIC tryggir ekki alveg rétta hönnun fyrir framan flæðisplötuna. Til dæmis er líklegt að misreiknuð leiðarlengd, margmóta bylgjuleiðarar sem ná ekki að bæla niður háskipan hátt eða tveir bylgjuleiðarar sem eru of nálægt hvor öðrum sem leiða til óvæntra tengingarvandamála munu ekki uppgötvast meðan á uppgerð stendur. Þess vegna, þó að háþróuð uppgerð verkfæri veiti öfluga hönnunarstaðfestingargetu, krefst það samt mikillar árvekni og nákvæmrar skoðunar hönnuðarins, ásamt hagnýtri reynslu og tækniþekkingu, til að tryggja nákvæmni og áreiðanleika hönnunarinnar og draga úr hættu á flæðiblaði.
Tækni sem kallast sparse FDTD gerir kleift að framkvæma 3D og 2D FDTD uppgerð beint á fullkominni PIC hönnun til að sannreyna hönnunina. Þó að það sé erfitt fyrir hvaða rafsegulhermunartæki sem er að líkja eftir mjög stórum PIC, þá er dreifður FDTD fær um að líkja eftir frekar stóru svæði. Í hefðbundnum 3D FDTD byrjar uppgerðin með því að frumstilla sex þætti rafsegulsviðsins innan ákveðins magnbundins rúmmáls. Eftir því sem tíminn líður er nýi sviðsþátturinn í rúmmálinu reiknaður út, og svo framvegis. Hvert skref krefst mikillar útreikninga, svo það tekur langan tíma. Í dreifðum 3D FDTD, í stað þess að reikna út í hverju skrefi á hverjum punkti rúmmálsins, er viðhaldið lista yfir svæðishluta sem getur fræðilega samsvarað geðþótta stóru rúmmáli og verið reiknaður aðeins fyrir þá hluti. Í hverju tímaþrepi bætast við punktar sem liggja að vallarhlutum en vallarhlutir undir ákveðnum aflþröskuldi falla niður. Fyrir sum mannvirki getur þessi útreikningur verið nokkrum stærðargráðum hraðar en hefðbundin 3D FDTD. Hins vegar, dreifður FDTDS skilar sér ekki vel þegar verið er að takast á við dreifandi mannvirki vegna þess að þessi tímareitur dreifist of mikið, sem leiðir til lista sem eru of langir og erfitt að stjórna. Mynd 1 sýnir dæmi um skjáskot af 3D FDTD uppgerð svipað og skautunargeislaskiptir (PBS).
Mynd 1: Niðurstöður eftirlíkingar frá þrívíddar fáum FDTD. (A) er toppmynd af uppbyggingunni sem verið er að líkja eftir, sem er stefnutengi. (B) Sýnir skjáskot af uppgerð með hálfgerðri TE örvun. Skýringarmyndirnar tvær hér að ofan sýna efri mynd af hálf-TE og hálf-TM merkjum, og tvær skýringarmyndir hér að neðan sýna samsvarandi þversniðsmynd. (C) Sýnir skjáskot af uppgerð með hálfgerðri TM örvun.
Birtingartími: 23. júlí 2024