فوتونلۇق ئىنتېگرال توك يولى لايىھىسى

لايىھىلەشفوتونبىرلەشتۈرۈلگەن توك يولى

فوتونلۇق ئىنتېگرال توك يولى(PIC) كۆپىنچە ماتېماتىكىلىق سىنارىيەلەرنىڭ ياردىمىدە لايىھەلىنىدۇ، چۈنكى ئارىلاشما ئۆلچەش ئەسۋابلىرى ياكى يول ئۇزۇنلۇقىغا سەزگۈر باشقا قوللىنىشچان پروگراممىلاردا يول ئۇزۇنلۇقىنىڭ مۇھىملىقى مۇھىم.رەسىمكۆپ قەۋەتلىك (ئادەتتە 10 دىن 30 گىچە) قەۋەتلىك تاختايغا چاپلاش ئارقىلىق ئىشلەپچىقىرىلىدۇ، بۇ قەۋەتلەر كۆپ قىرلىق شەكىللەردىن تەركىب تاپقان بولۇپ، كۆپىنچە GDSII فورماتىدا ئىپادىلىنىدۇ. ھۆججەتنى فوتو ماسكا ئىشلەپچىقارغۇچىغا ئەۋەتىشتىن بۇرۇن، لايىھەنىڭ توغرىلىقىنى جەزملەشتۈرۈش ئۈچۈن PIC نى سىمۇلياتسىيە قىلالايدىغان بولۇش ناھايىتى تەۋسىيە قىلىنىدۇ. سىمۇلياتسىيە كۆپ قاتلامغا بۆلۈنىدۇ: ئەڭ تۆۋەن قاتلام ئۈچ ئۆلچەملىك ئېلېكترو ماگنىتلىق (EM) سىمۇلياتسىيە بولۇپ، بۇ يەردە سىمۇلياتسىيە دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىن تۆۋەن سەۋىيەدە ئېلىپ بېرىلىدۇ، گەرچە ماتېرىيالدىكى ئاتوملار ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىر ماكروسكوپ ئۆلچىمىدە بىر تەرەپ قىلىنسىمۇ. ئادەتتىكى ئۇسۇللار ئۈچ ئۆلچەملىك چەكلىك پەرقلىق ۋاقىت دائىرىسى (3D FDTD) ۋە ئۆزلۈك ھالەت كېڭەيتىش (EME) نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ ئۇسۇللار ئەڭ توغرا، ئەمما پۈتۈن PIC سىمۇلياتسىيە ۋاقتى ئۈچۈن ئەمەلىي ئەمەس. كېيىنكى قاتلام 2.5 ئۆلچەملىك EM سىمۇلياتسىيەسى، مەسىلەن چەكلىك پەرقلىق نۇر تارقىلىشى (FD-BPM). بۇ ئۇسۇللار تېخىمۇ تېز، ئەمما بەزى توغرىلىقنى قۇربان قىلىدۇ ۋە پەقەت پاراكسىيال تارقىلىشنى بىر تەرەپ قىلالايدۇ، مەسىلەن، رېزوناتورلارنى سىمۇلياتسىيە قىلىشقا ئىشلەتكىلى بولمايدۇ. كېيىنكى سەۋىيە 2D EM سىمۇلياتسىيەسى، مەسىلەن 2D FDTD ۋە 2D BPM. بۇلارمۇ تېز، ئەمما ئىقتىدارى چەكلىك، مەسىلەن، قۇتۇپلىشىش ئايلانما سىستېمىسىنى سىمۇلياتسىيە قىلالمايدۇ. يەنە بىر سەۋىيە يەتكۈزۈش ۋە/ياكى تارقاقلاشتۇرۇش ماترىتسىسى سىمۇلياتسىيەسى. ھەر بىر ئاساسلىق تەركىب كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىشقا ئىگە تەركىبكە ئايلاندۇرۇلىدۇ، ئۇلانغان دولقۇن يېتەكلىگۈچ باسقۇچ يۆتكىلىشى ۋە ئاجىزلىشىش ئېلېمېنتىغا ئايلاندۇرۇلىدۇ. بۇ سىمۇلياتسىيەلەر ئىنتايىن تېز. چىقىرىش سىگنالى يەتكۈزۈش ماترىتسىسىنى كىرگۈزۈش سىگنالىغا كۆپەيتىش ئارقىلىق ئېرىشىلىدۇ. تارقاقلاشتۇرۇش ماترىتسىسى (ئۇنىڭ ئېلېمېنتلىرى S پارامېتىرى دەپ ئاتىلىدۇ) بىر تەرەپتىكى كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش سىگناللىرىنى كۆپەيتىپ، تەركىبنىڭ يەنە بىر تەرىپىدىكى كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش سىگناللىرىنى تاپىدۇ. ئاساسەن، تارقاقلاشتۇرۇش ماترىتسىسى ئېلېمېنتنىڭ ئىچىدىكى ئەكس ئەتتۈرۈشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. تارقاقلاشتۇرۇش ماترىتسىسى ئادەتتە ھەر بىر ئۆلچەمدىكى يەتكۈزۈش ماترىتسىسىدىن ئىككى ھەسسە چوڭ بولىدۇ. قىسقىسى، 3D EM دىن يەتكۈزۈش/تارقاقلاشتۇرۇش ماترىتسىسى سىمۇلياتسىيەسىگىچە، ھەر بىر سىمۇلياتسىيە قەۋىتى سۈرئەت ۋە توغرىلىق ئوتتۇرىسىدا بىر خىل ئالماشتۇرۇشنى كۆرسىتىدۇ، لايىھىلىگۈچىلەر لايىھىلەش جەرييانىنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن ئۆزلىرىنىڭ ئالاھىدە ئېھتىياجىغا ماس كېلىدىغان سىمۇلياتسىيە سەۋىيەسىنى تاللايدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن، بەزى ئېلېمېنتلارنىڭ ئېلېكترو ماگنىتلىق سىمۇلياتسىيەسىگە تايىنىش ۋە پۈتۈن PIC نى سىمۇلياتسىيە قىلىش ئۈچۈن تارقاقلاشتۇرۇش/يۆتكىلىش ماترىتسىسىنى ئىشلىتىش ئېقىم تاختىسىنىڭ ئالدىدا تولۇق توغرا لايىھەنى كاپالەتلەندۈرەلمەيدۇ. مەسىلەن، خاتا ھېسابلانغان يول ئۇزۇنلۇقى، يۇقىرى تەرتىپلىك ھالەتلەرنى ئۈنۈملۈك باستۇرالمايدىغان كۆپ خىل دولقۇن يېتەكلىگۈچ، ياكى بىر-بىرىگە بەك يېقىن بولۇپ، كۈتۈلمىگەن باغلىنىش مەسىلىلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان ئىككى دولقۇن يېتەكلىگۈچ سىمۇلياتسىيە جەريانىدا بايقالماسلىقى مۇمكىن. شۇڭلاشقا، ئىلغار سىمۇلياتسىيە قوراللىرى كۈچلۈك لايىھەنى جەزملەشتۈرۈش ئىقتىدارى بىلەن تەمىنلىسىمۇ، لايىھەنىڭ توغرىلىقى ۋە ئىشەنچلىكلىكىگە كاپالەتلىك قىلىش ۋە ئېقىم جەدۋىلىنىڭ خەۋپ-خەتىرىنى ئازايتىش ئۈچۈن، لايىھەلىگۈچىنىڭ يۇقىرى دەرىجىلىك سەزگۈرلۈكى ۋە ئەستايىدىل تەكشۈرۈشى، ئەمەلىي تەجرىبە ۋە تېخنىكىلىق بىلىملەر بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈشى تەلەپ قىلىنىدۇ.

سىيرەك FDTD دەپ ئاتىلىدىغان بىر تېخنىكا، لايىھەنى جەزملەشتۈرۈش ئۈچۈن 3D ۋە 2D FDTD سىمۇلياتسىيەسىنى بىۋاسىتە تولۇق PIC لايىھىسىدە ئېلىپ بېرىشقا يول قويىدۇ. ھەر قانداق ئېلېكترو ماگنىتلىق سىمۇلياتسىيە قورالىنىڭ ناھايىتى چوڭ كۆلەملىك PIC نى سىمۇلياتسىيە قىلىشى قىيىن بولسىمۇ، سىيرەك FDTD خېلى چوڭ يەرلىك رايوننى سىمۇلياتسىيە قىلالايدۇ. ئەنئەنىۋى 3D FDTD دا، سىمۇلياتسىيە ئېلېكترو ماگنىتلىق مەيدانىنىڭ ئالتە تەركىبىنى مەلۇم مىقدارلاشتۇرۇلغان ھەجىم ئىچىدە باشلاش ئارقىلىق باشلىنىدۇ. ۋاقىت ئۆتكەنسىرى، ھەجىمدىكى يېڭى مەيدان تەركىبى ھېسابلىنىدۇ، ۋەھاكازا. ھەر بىر قەدەم نۇرغۇن ھېسابلاشنى تەلەپ قىلىدۇ، شۇڭا ئۇزۇن ۋاقىت كېتىدۇ. سىيرەك 3D FDTD دا، ھەجىمنىڭ ھەر بىر نۇقتىسىدا ھەر بىر قەدەمدە ھېسابلاشنىڭ ئورنىغا، نەزەرىيە جەھەتتىن خالىغانچە چوڭ ھەجىمگە ماس كېلىدىغان ۋە پەقەت شۇ تەركىبلەر ئۈچۈنلا ھېسابلىنىدىغان مەيدان تەركىبلىرىنىڭ تىزىملىكى ساقلىنىدۇ. ھەر بىر ۋاقىت باسقۇچىدا، مەيدان تەركىبلىرىگە يېقىن نۇقتىلار قوشۇلىدۇ، مەلۇم قۇۋۋەت چېكىدىن تۆۋەن مەيدان تەركىبلىرى بولسا چۈشۈرۈلىدۇ. بەزى قۇرۇلمىلار ئۈچۈن، بۇ ھېسابلاش ئەنئەنىۋى 3D FDTD غا قارىغاندا بىر قانچە دەرىجە تېز بولۇشى مۇمكىن. قانداقلا بولمىسۇن، تارقاق قۇرۇلمىلار بىلەن بىر تەرەپ قىلىشتا، سىيرەك FDTDS ياخشى ئۈنۈم بەرمەيدۇ، چۈنكى بۇ ۋاقىت مەيدانى بەك كۆپ كېڭىيىدۇ، بۇنىڭ نەتىجىسىدە تىزىملىكلەر بەك ئۇزۇن ۋە باشقۇرۇش تەس بولىدۇ. 1-رەسىمدە قۇتۇپلىشىش نۇرى بۆلگۈچ (PBS) غا ئوخشاش 3D FDTD سىمۇلياتسىيەسىنىڭ مىسال كۆرۈنۈشى كۆرسىتىلگەن.

1-رەسىم: 3D سىيرەك FDTD دىن ئېلىنغان سىمۇلياتسىيە نەتىجىسى. (A) سىمۇلياتسىيە قىلىنىۋاتقان قۇرۇلمىنىڭ ئۈستۈنكى كۆرۈنۈشى بولۇپ، يۆنىلىشلىك باغلىغۇچ. (B) يېرىم TE قوزغىتىش ئارقىلىق سىمۇلياتسىيەنىڭ سۈرەتكە تارتىلىشىنى كۆرسىتىدۇ. يۇقىرىدىكى ئىككى دىئاگرامما يېرىم TE ۋە يېرىم TM سىگناللىرىنىڭ ئۈستۈنكى كۆرۈنۈشىنى، تۆۋەندىكى ئىككى دىئاگرامما ماس كېلىدىغان كېسىشمە كۆرۈنۈشنى كۆرسىتىدۇ. (C) يېرىم TM قوزغىتىش ئارقىلىق سىمۇلياتسىيەنىڭ سۈرەتكە تارتىلىشىنى كۆرسىتىدۇ.