Hönnunljósfræðilegsamþætt hringrás
Ljósfræðileg samþætt rafrás(PIC) eru oft hönnuð með hjálp stærðfræðilegra forskrifta vegna mikilvægis leiðarlengdar í truflunarmælum eða öðrum forritum sem eru næm fyrir leiðarlengd.Mynder framleitt með því að setja mörg lög (venjulega 10 til 30) á skífu, sem er samsett úr mörgum marghyrningum, oft táknaðar í GDSII sniði. Áður en skráin er send til framleiðanda ljósgrímunnar er mjög æskilegt að geta hermt eftir PIC til að staðfesta réttmæti hönnunarinnar. Hermunin er skipt í mörg stig: lægsta stigið er þrívíddar rafsegulfræðileg (EM) hermun, þar sem hermunin er framkvæmd á undirbylgjulengdarstigi, þó að víxlverkun milli atóma í efninu sé meðhöndluð á makróskópískum skala. Dæmigerðar aðferðir eru þrívíddar endanleg-mismunar tímasvið (3D FDTD) og eiginhamsútþensla (EME). Þessar aðferðir eru nákvæmastar en eru óhentugar fyrir allan PIC hermunartímann. Næsta stig er 2,5-víddar rafsegulfræðileg hermun, svo sem endanleg-mismunar geislaútbreiðsla (FD-BPM). Þessar aðferðir eru mun hraðari en fórna einhverri nákvæmni og geta aðeins meðhöndlað samsíða útbreiðslu og er ekki hægt að nota þær til að herma eftir ómholum, til dæmis. Næsta stig er tvívídd rafsegulbylgjuhermun, eins og tvívídd FDTD og tvívídd BPM. Þessar hermunir eru einnig hraðari en hafa takmarkaða virkni, svo sem að þær geta ekki hermt eftir pólunarsnúningum. Annað stig er hermun á flutnings- og/eða dreifingarfylki. Hver aðalþáttur er minnkaður í þátt með inntaki og úttaki og tengdur bylgjuleiðari er minnkaður í fasabreytingar- og deyfingarþátt. Þessar hermunir eru afar hraðar. Útgangsmerkið fæst með því að margfalda flutningsfylkið með inntaksmerkinu. Dreifingarfylkið (sem þættirnir eru kallaðir S-færibreytur) margfaldar inntaks- og úttaksmerkin öðru megin til að finna inntaks- og úttaksmerkin hinum megin á íhlutanum. Í grundvallaratriðum inniheldur dreifingarfylkið endurspeglunina inni í frumefninu. Dreifingarfylkið er venjulega tvöfalt stærra en flutningsfylkið í hverri vídd. Í stuttu máli, frá þrívídd rafsegulbylgjuhermun til flutnings-/dreifingarfylkishermunar, býður hvert lag hermunar upp á málamiðlun milli hraða og nákvæmni og hönnuðir velja rétt hermunarstig fyrir sínar sérþarfir til að hámarka hönnunarstaðfestingarferlið.
Hins vegar tryggir það ekki fullkomlega rétta hönnun fyrir framan flæðisplötuna að reiða sig á rafsegulfræðilega hermun ákveðinna þátta og nota dreifingar-/flutningsfylki til að herma eftir öllu PIC-inu. Til dæmis er líklegt að rangar leiðarlengdir, fjölháttar bylgjuleiðarar sem ná ekki að bæla niður háþróaðar stillingar á áhrifaríkan hátt, eða tveir bylgjuleiðarar sem eru of nálægt hvor öðrum sem leiða til óvæntra tengingarvandamála, fari framhjá hermun. Þess vegna, þó að háþróuð hermunartól bjóði upp á öfluga hönnunarstaðfestingargetu, krefst það samt mikillar árvekni og vandlegrar skoðunar af hálfu hönnuðarins, ásamt hagnýtri reynslu og tæknilegri þekkingu, til að tryggja nákvæmni og áreiðanleika hönnunarinnar og draga úr hættu á flæðistöflunni.
Tækni sem kallast dreifð FDTD gerir kleift að framkvæma 3D og 2D FDTD hermir beint á heildar PIC hönnun til að sannreyna hönnunina. Þó að það sé erfitt fyrir rafsegulhermunartæki að herma mjög stóran PIC, þá getur dreifð FDTD hermt eftir frekar stóru staðbundnu svæði. Í hefðbundinni 3D FDTD hefst hermunin með því að frumstilla sex þætti rafsegulsviðsins innan ákveðins skammtaðs rúmmáls. Með tímanum er nýi sviðsþátturinn í rúmmálinu reiknaður út og svo framvegis. Hvert skref krefst mikilla útreikninga, svo það tekur langan tíma. Í dreifðri 3D FDTD, í stað þess að reikna í hverju skrefi á hverjum punkti rúmmálsins, er haldið utan um listi yfir sviðsþætti sem geta fræðilega samsvarað handahófskenndu stóru rúmmáli og eru reiknaðir aðeins fyrir þá þætti. Í hverju tímaskrefi eru punktar sem liggja að sviðsþáttum bætt við, en sviðsþættir undir ákveðnu aflþröskuldi eru slepptir. Fyrir sumar mannvirki getur þessi útreikningur verið nokkrum stærðargráðum hraðari en hefðbundin 3D FDTD. Hins vegar virka dreifðar FDTDS ekki vel þegar þær eiga við dreifðar strúktúra því þetta tímasvið dreifist of mikið, sem leiðir til lista sem eru of langir og erfiðir í meðförum. Mynd 1 sýnir dæmi um skjámynd af 3D FDTD hermun svipaða og pólunargeislaskiptir (PBS).
Mynd 1: Niðurstöður hermunar úr 3D dreifðri FDTD. (A) er toppmynd af byggingunni sem verið er að herma, sem er stefnutengi. (B) Sýnir skjámynd af hermun með kvasi-TE örvun. Skýringarmyndirnar tvær hér að ofan sýna toppmynd af kvasi-TE og kvasi-TM merkjunum, og skýringarmyndirnar tvær hér að neðan sýna samsvarandi þversniðsmynd. (C) Sýnir skjámynd af hermun með kvasi-TM örvun.
Birtingartími: 23. júlí 2024