Naqshadeynta wareegga isku dhafan ee photonic

Naqshadayntasawir qaadewareeg isku dhafan

Wareegyada isku dhafan ee Photonic(PIC) inta badan waxaa loo qaabeeyey iyadoo la kaashanayo qoraallada xisaabta sababta oo ah muhiimada dhererka wadada ee interferometers ama codsiyada kale ee xasaasi u ah dhererka wadada.PICwaxa lagu soo saaray iyada oo la habeeyey lakabyo badan (sida caadiga ah 10 ilaa 30) wafer, kuwaas oo ka kooban qaabab badan oo geeso leh, oo inta badan lagu matalo qaabka GDSII. Ka hor inta aan loo dirin faylka soo saaraha sawir-qaadista, waxaa si xoog leh loo jecel yahay in la awoodo in la sawiro PIC si loo xaqiijiyo saxnaanta naqshadeynta. Jilitaanka waxaa loo qaybiyaa heerar kala duwan: heerka ugu hooseeya waa jilitaanka saddex-cabbir elektromagnetic (EM), halkaasoo jilitaanka lagu sameeyay heerka mawjada-hoosaadka, inkastoo isdhexgalka ka dhexeeya atomyada walxaha lagu maamulo miisaanka macroscopic. Hababka caadiga ah waxaa ka mid ah farqiga u dhexeeya saddex-geesoodka ah ee waqtiga-Domain (3D FDTD) iyo ballaarinta eigenmode (EME). Hababkani waa kuwa ugu saxsan, laakiin waa wax aan macquul ahayn wakhtiga jilitaanka PIC oo dhan. Heerka xiga waa jilitaanka 2.5-cabbirka EM, sida faafinta farqiga u dhexeeya (FD-BPM). Hababkani aad bay u dheereeyaan, laakiin waxay u huraan xoogaa sax ah waxayna xamili karaan oo kaliya faafinta paraxial mana loo isticmaali karo in lagu sawiro resonators, tusaale ahaan. Heerka xiga waa jilitaanka 2D EM, sida 2D FDTD iyo 2D BPM. Kuwani sidoo kale aad bay u dheereeyaan, laakiin waxay leeyihiin shaqeyn xaddidan, sida ayan la ekaan karin rotors polarization. Heer kale ayaa ah gudbinta iyo/ama kala firdhinta jilitaanka matrixka. Qayb kasta oo weyn waxaa lagu soo koobay qayb leh wax-soo-saar iyo wax-soo-saar, iyo waveguide-ka ku xiran waxa loo dhimay isbeddelka wejiga iyo curiyaha yaraynta. Jilidyadani aad bay u dhaqso badan yihiin. Calaamadda wax-soo-saarka waxaa lagu helaa iyadoo lagu dhufto matrixka gudbinta ee calaamadda wax-gelinta. Matrix-yada kala firdhiya (kuwaas oo canaasiyahooda lagu magacaabo S-parameters) waxay ku dhuftaan calaamadaha soo-gelinta iyo soo-saarka ee hal dhinac si loo helo calaamadaha soo-gelinta iyo soo-saarka ee dhinaca kale ee qaybta. Asal ahaan, shaxanka kala firdhiyey wuxuu ka kooban yahay milicsiga gudaha curiyaha. Matrixka kala firdhisan ayaa inta badan laban laab ka weyn inta cabbirka gudbinta ee cabbir kasta. Marka la soo koobo, laga bilaabo 3D EM si ay u gudbiyaan / kala firdhiyaan jilitaanka matrixka, lakab kasta oo ka mid ah jilitaanka ayaa soo bandhigaya ganacsiga u dhexeeya xawaaraha iyo saxnaanta, iyo naqshadeeyayaasha waxay doortaan heerka saxda ah ee jilitaanka baahiyahooda gaarka ah si ay u wanaajiyaan habka ansixinta naqshadeynta.

Si kastaba ha noqotee, ku tiirsanaanta jilitaanka elektromagnetic ee walxaha qaarkood iyo adeegsiga matrix kala firdhisan/wareejinta si loo ekaysiiyo PIC oo dhan ma dammaanad qaadayso naqshad dhammaystiran oo sax ah hortiisa saxanka socodka. Tusaale ahaan, dhererka dariiqa khaldan ee la xisaabiyay, hagaha mowjadaha kala duwan ee ku guul daraystay inay si wax ku ool ah u xakameeyaan hababka sare-u-qaadka, ama laba mawjadaha oo aad isugu dhow kuwaas oo horseedaya dhibaatooyin isku-xidhan oo lama filaan ah waxay u badan tahay in aan la ogaan inta lagu jiro jilitaanka. Sidaa darteed, inkasta oo qalabka jilitaanka horumarsan ay bixiyaan awoodo ansaxinta naqshadeynta oo awood leh, haddana waxay u baahan tahay feejignaan sare iyo kormeer taxadar leh naqshadeeyaha, oo ay weheliso khibrad wax ku ool ah iyo aqoon farsamo, si loo hubiyo saxnaanta iyo isku halaynta naqshadeynta iyo in la yareeyo khatarta xaashida socodka.

Farsamo loo yaqaan FDTD sparse waxay u oggolaanaysaa jilitaanka 3D iyo 2D FDTD in si toos ah loogu sameeyo naqshad PIC oo dhammaystiran si loo ansixiyo naqshadda. In kasta oo ay ku adag tahay qalab kasta oo jilitaanka elektromagnetic in uu ku ekaado cabbir aad u weyn PIC, FDTD-ga yar waxa uu awood u leeyahay in uu ku ekaado aag maxalli ah oo cadaalad ah. Dhaqan ahaan 3D FDTD, jiliddu waxay ku bilaabataa bilawga lixda qaybood ee goobta korantada ee mug cayiman. Sida wakhtigu sii socdo, qaybta cusub ee beerta ee mugga ayaa la xisaabiyaa, iyo wixii la mid ah. Tallaabo kastaa waxay u baahan tahay xisaabin badan, markaa waxay qaadataa waqti dheer. 3D FDTD ee aadka u yar, halkii lagu xisaabin lahaa tallaabo kasta meel kasta oo mugga ah, liiska qaybaha goobta ayaa la hayaa kuwaas oo aragti ahaan u dhigmi kara mug weyn oo aan sabab lahayn oo loo xisaabiyo kaliya qaybahaas. Mar kasta oo tallaabo ah, dhibcaha ku dheggan qaybaha goobta ayaa lagu daraa, halka qaybaha goobta ka hooseeya xadka awoodda qaarkood la tuuray. Dhismayaasha qaarkood, xisaabintani waxay noqon kartaa dhawr amar oo ka xawli badan 3D FDTD-da caadiga ah. Si kastaba ha ahaatee, FDTDS yar yar si fiican uma qabato marka ay la tacaalayaan dhismayaasha kala firidhsan sababtoo ah wakhtigan beerta aad ayuu u faafaa, taas oo keentay liisaska aad u dheer oo ay adagtahay in la maareeyo. Jaantuska 1 wuxuu muujinayaa tusaale sawir qaade ah jilitaanka FDTD 3D oo la mid ah kala qaybiyaha alwaax-beelka (PBS).

Jaantuska 1: Natiijooyinka jilitaanka ee 3D sparse FDTD. (A) waa aragti sare oo ah qaab-dhismeedka la sawiray, kaas oo ah lammaane jihada. (B) Wuxuu muujiyaa sawirka jilitaanka isagoo isticmaalaya xamaasad-TE. Labada jaantus ee kore waxay muujinayaan aragtida sare ee calaamadaha quasi-TE iyo quasi-TM, labada jaantus ee hoose waxay muujinayaan aragtida u dhiganta isdhaafsiga. (C) Wuxuu muujiyaa sawirka jilitaanka isagoo isticmaalaya xamaasad-TM.