فوتون توپلاشتۇرۇلغان توك يولىنىڭ لايىھىسى

لايىھىلەشPhotonicتوپلاشتۇرۇلغان توك يولى

فوتون بىر گەۋدىلەشتۈرۈلگەن توك يولى(PIC) ھەمىشە ماتېماتىكىلىق قوليازمىلارنىڭ ياردىمىدە لايىھىلەنگەن بولۇپ ، ئارىلىق ئۇزۇنلۇقى ياكى يول ئۇزۇنلۇقىغا سەزگۈر بولغان باشقا پروگراممىلاردا يول ئۇزۇنلۇقىنىڭ مۇھىملىقى سەۋەبىدىن.PICكۆپ قەۋەتلىك شەكىللەردىن تەركىب تاپقان ، كۆپىنچە GDSII شەكلىدە ئىپادىلىنىدىغان ۋافېردا كۆپ قەۋەت (ئادەتتە 10 دىن 30 گىچە) پاتقاق ئارقىلىق ياسالغان. ھۆججەتنى فوتوماسكا ئىشلەپچىقارغۇچىغا ئەۋەتىشتىن بۇرۇن ، PIC نى تەقلىد قىلىپ لايىھەنىڭ توغرىلىقىنى دەلىللىيەلەيدىغان كۈچلۈك ئارزۇ. تەقلىد قىلىش كۆپ قاتلامغا ئايرىلىدۇ: ئەڭ تۆۋەن دەرىجىدىكى ئۈچ ئۆلچەملىك ئېلېكتر ماگنىت (EM) تەقلىد قىلىش ئۇسۇلى ، تەقلىد قىلىش تارماق دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدا ئېلىپ بېرىلىدۇ ، گەرچە ماتېرىيالدىكى ئاتوملارنىڭ ئۆز-ئارا تەسىرلىرى ماكروسكوپ ئۆلچىمىدە بىر تەرەپ قىلىنغان. تىپىك ئۇسۇللار ئۈچ ئۆلچەملىك چەكلىك پەرقلىق ۋاقىت دائىرىسى (3D FDTD) ۋە eigenmode كېڭەيتىش (EME) نى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ ئۇسۇللار ئەڭ توغرا ، ئەمما پۈتكۈل PIC تەقلىد قىلىش ۋاقتىغا ماس كەلمەيدۇ. كېيىنكى سەۋىيىسى 2.5 ئۆلچەملىك EM تەقلىد قىلىش ، مەسىلەن چەكلىك پەرقلىق نۇرنىڭ تارقىلىشى (FD-BPM). بۇ ئۇسۇللار تېخىمۇ تېز ، ئەمما بىر قىسىم توغرىلىقلارنى قۇربان قىلىپ ، پەقەت پارازىت تارقىلىشنىلا بىر تەرەپ قىلالايدۇ ، رېزوناتورنى تەقلىد قىلىشقا بولمايدۇ. كېيىنكى دەرىجىسى 2D EM تەقلىد قىلىش ، مەسىلەن 2D FDTD ۋە 2D BPM. بۇلارمۇ تېخىمۇ تېز ، ئەمما ئىقتىدارى چەكلىك ، مەسىلەن ئۇلار قۇتۇپلىشىش ئايلاندۇرغۇچنى تەقلىد قىلالمايدۇ. يەنە بىر دەرىجە بولسا يەتكۈزۈش ۋە ياكى تارقاق ماترىسسا تەقلىد قىلىش. ھەر بىر ئاساسلىق زاپچاس كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش بىلەن تەركىبكە قىسقارتىلىدۇ ، ئۇلانغان دولقۇن يېتەكچىسى باسقۇچلۇق يۆتكىلىش ۋە يېقىنلىشىش ئېلېمېنتىغا قىسقارتىلىدۇ. بۇ تەقلىد قىلىش ئىنتايىن تېز. چىقىرىش سىگنالى كىرگۈزۈش سىگىنالى ئارقىلىق يەتكۈزۈش ماترىسكىسىنى كۆپەيتىش ئارقىلىق ئېرىشىدۇ. چېچىلىش ماترىسسا (ئۇنىڭ ئېلېمېنتلىرى S- پارامېتىر دەپ ئاتىلىدۇ) بىر تەرەپتىن كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش سىگنالىنى كۆپەيتىپ ، زاپچاسنىڭ يەنە بىر تەرىپىدىكى كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش سىگنالىنى تاپالايدۇ. ئاساسەن ، تارقاقلاشتۇرۇش ماتىرىيالى ئېلېمېنت ئىچىدىكى ئەكس تەسىرنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. چېچىلىش ماترىسسا ئادەتتە ھەر بىر ئۆلچەمدىكى يەتكۈزۈش ماترىسكىسىدىن ئىككى ھەسسە چوڭ بولىدۇ. خۇلاسىلەپ ئېيتقاندا ، 3D EM دىن تارتىپ تارقىتىش / چېچىلىش ماترىسسا تەقلىد قىلىشقىچە ، ھەر بىر قاتلام تەقلىد قىلىش سۈرئىتى بىلەن توغرىلىق ئوتتۇرىسىدىكى ئالماشتۇرۇشنى ئوتتۇرىغا قويدى ، لايىھىلىگۈچىلەر لايىھەنىڭ دەلىللەش جەريانىنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن ئۆزىنىڭ ئېھتىياجىغا ماس كېلىدىغان مۇۋاپىق تەقلىدنى تاللىدى.

قانداقلا بولمىسۇن ، مەلۇم ئېلېمېنتلارنىڭ ئېلېكتر ماگنىتلىق تەقلىد قىلىشىغا تايىنىش ۋە چېچىلىش / يۆتكەش ماترىسكىسىنى ئىشلىتىپ پۈتكۈل PIC نى تەقلىد قىلىش ئاقما تاختاينىڭ ئالدىدا پۈتۈنلەي توغرا لايىھىلەشكە كاپالەتلىك قىلمايدۇ. مەسىلەن ، خاتا ھېسابلانغان يولنىڭ ئۇزۇنلۇقى ، يۇقىرى تەرتىپلىك ھالەتنى ئۈنۈملۈك باستۇرالمىغان كۆپ خىل شەكىللىك دولقۇن يېتەكچىسى ياكى بىر-بىرىگە بەك يېقىن بولۇپ ، كۈتۈلمىگەن تۇتاشتۇرۇش مەسىلىلىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان ئىككى دولقۇن يېتەكچىسى تەقلىد قىلىش جەريانىدا بايقالماسلىقى مۇمكىن. شۇڭلاشقا ، گەرچە ئىلغار تەقلىدىي قوراللار كۈچلۈك لايىھىلەش دەلىللەش ئىقتىدارى بىلەن تەمىنلىگەن بولسىمۇ ، ئەمما ئۇ يەنىلا لايىھەلىگۈچىنىڭ يۇقىرى دەرىجىدىكى ھوشيارلىق ۋە ئەستايىدىل تەكشۈرۈشىنى تەلەپ قىلىدۇ ، ئەمەلىي تەجرىبە ۋە تېخنىكا بىلىملىرى بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ ، لايىھەنىڭ توغرىلىقى ۋە ئىشەنچلىكلىكىگە كاپالەتلىك قىلىپ ، خەتەرنىڭ خەتىرىنى تۆۋەنلىتىدۇ. ئاقما جەدۋەل.

شالاڭ FDTD دەپ ئاتىلىدىغان تېخنىكا 3D ۋە 2D FDTD تەقلىدلىرىنى تولۇق PIC لايىھىسىدە بىۋاسىتە ئىجرا قىلىپ ، لايىھەنى دەلىللەيدۇ. گەرچە ھەر قانداق ئېلېكتر ماگنىت تەقلىد قىلىش قورالىنىڭ ناھايىتى چوڭ كۆلەمدىكى PIC نى تەقلىد قىلىشى تەس بولسىمۇ ، ئەمما شالاڭ FDTD بىر قەدەر چوڭ يەرلىك رايوننى تەقلىد قىلالايدۇ. ئەنئەنىۋى 3D FDTD دە تەقلىد قىلىش ئېلېكتر ماگنىت مەيدانىنىڭ ئالتە زاپچاسنى مەلۇم مىقدارلاشقان مىقدار ئىچىدە باشلاشتىن باشلىنىدۇ. ۋاقىتنىڭ ئۇزىرىشىغا ئەگىشىپ ، ھەجىمدىكى يېڭى مەيدان زاپچاسلىرى ھېسابلىنىدۇ. ھەر بىر قەدەم نۇرغۇن ھېسابلاشنى تەلەپ قىلىدۇ ، شۇڭا بۇنىڭغا ئۇزۇن ۋاقىت كېتىدۇ. شالاڭ 3D FDTD دە ، ئاۋازنىڭ ھەر بىر نۇقتىسىدىكى ھەر بىر قەدەمدە ھېسابلاشنىڭ ئورنىغا ، نەزەرىيە جەھەتتىن خالىغان چوڭ ھەجىمگە ماس كېلىدىغان ۋە پەقەت شۇ زاپچاسلار ئۈچۈنلا ھېسابلىنىدىغان مەيدان زاپچاسلىرى تىزىملىكى ساقلىنىدۇ. ھەر بىر باسقۇچتا ، مەيدان زاپچاسلىرىغا قوشنا نۇقتىلار قوشۇلىدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا مەلۇم كۈچ چەكلىمىسى ئاستىدىكى مەيدان زاپچاسلىرى چۈشۈپ كېتىدۇ. بەزى قۇرۇلمىلارغا نىسبەتەن ، بۇ ھېسابلاش ئەنئەنىۋى 3D FDTD غا قارىغاندا بىر قانچە چوڭلۇقتىكى زاكاز بولۇشى مۇمكىن. قانداقلا بولمىسۇن ، تارقاق قۇرۇلمىلارنى بىر تەرەپ قىلغاندا ئاز ئۇچرايدىغان FDTDS ئىپادىسى ياخشى بولمايدۇ ، چۈنكى بۇ ۋاقىت مەيدانى بەك كېڭىيىدۇ ، نەتىجىدە تىزىملىك ​​بەك ئۇزۇن ۋە باشقۇرۇش تەس. 1-رەسىمدە قۇتۇپلىشىش نۇر دەستىسى (PBS) غا ئوخشاش 3D FDTD تەقلىدلەشتۈرۈلگەن مىسال كۆرسىتىلدى.

1-رەسىم: 3D شالاڭ FDTD دىن تەقلىد قىلىش نەتىجىسى. (A) تەقلىد قىلىنغان قۇرۇلمىنىڭ ئەڭ يۇقىرى كۆرۈنۈشى ، ئۇ يۆنىلىشلىك تۇتاشتۇرغۇچ. (2) quasi-TE ھاياجانلىنىش ئارقىلىق تەقلىدىي ئېكراننى كۆرسىتىدۇ. يۇقىرىدىكى ئىككى دىئاگراممىدا quasi-TE ۋە quasi-TM سىگنالىنىڭ ئۈستۈنكى كۆرۈنۈشى كۆرسىتىلدى ، تۆۋەندىكى ئىككى دىئاگراممىدا ماس ھالدىكى كۆرۈنۈش كۆرسىتىلدى. (C) quasi-TM ھاياجانلىنىش ئارقىلىق تەقلىدىي ئېكراننى كۆرسىتىدۇ.