ફોટોનિક એકીકૃત સર્કિટની રચના

ની રચનાફોટોએકીકૃત સર્કિટ

ફોટોનિક એકીકૃત સર્કિટ્સ(પીઆઈસી) ઘણીવાર ગાણિતિક સ્ક્રિપ્ટોની સહાયથી બનાવવામાં આવે છે કારણ કે ઇન્ટરફેરોમીટર અથવા પાથ લંબાઈ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય તેવા અન્ય એપ્લિકેશનોમાં પાથ લંબાઈના મહત્વને કારણે.છટણીવેફર પર બહુવિધ સ્તરો (સામાન્ય રીતે 10 થી 30) ને પેટર કરીને બનાવવામાં આવે છે, જે ઘણા બહુકોણીય આકારથી બનેલા હોય છે, જે ઘણીવાર જીડીએસઆઈઆઈ ફોર્મેટમાં રજૂ થાય છે. ફોટોમાસ્ક ઉત્પાદકને ફાઇલ મોકલતા પહેલા, ડિઝાઇનની ચોકસાઈને ચકાસવા માટે ચિત્રનું અનુકરણ કરવામાં સક્ષમ થવું તે ઇચ્છનીય છે. સિમ્યુલેશનને બહુવિધ સ્તરોમાં વહેંચવામાં આવે છે: સૌથી નીચો સ્તર એ ત્રિ-પરિમાણીય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક (ઇએમ) સિમ્યુલેશન છે, જ્યાં સિમ્યુલેશન પેટા-તરંગલંબાઇ સ્તર પર કરવામાં આવે છે, જો કે સામગ્રીમાં અણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ મેક્રોસ્કોપિક સ્કેલ પર નિયંત્રિત થાય છે. લાક્ષણિક પદ્ધતિઓમાં ત્રિ-પરિમાણીય મર્યાદિત-તફાવત સમય-ડોમેન (3 ડી એફડીટીડી) અને ઇગનમોડ વિસ્તરણ (ઇએમઇ) શામેલ છે. આ પદ્ધતિઓ સૌથી સચોટ છે, પરંતુ સંપૂર્ણ પીઆઈસી સિમ્યુલેશન સમય માટે અવ્યવહારુ છે. આગલું સ્તર 2.5-પરિમાણીય ઇએમ સિમ્યુલેશન છે, જેમ કે મર્યાદિત-તફાવત બીમ પ્રચાર (એફડી-બીપીએમ). આ પદ્ધતિઓ ખૂબ ઝડપી છે, પરંતુ થોડી ચોકસાઈ બલિદાન આપે છે અને ફક્ત પેરાક્સિયલ પ્રચારને હેન્ડલ કરી શકે છે અને ઉદાહરણ તરીકે, રેઝોનેટર્સનું અનુકરણ કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી. આગલું સ્તર 2 ડી ઇએમ સિમ્યુલેશન છે, જેમ કે 2 ડી એફડીટીડી અને 2 ડી બીપીએમ. આ પણ ઝડપી છે, પરંતુ મર્યાદિત કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, જેમ કે તેઓ ધ્રુવીકરણ રોટેટરનું અનુકરણ કરી શકતા નથી. આગળનું સ્તર ટ્રાન્સમિશન અને/અથવા સ્કેટરિંગ મેટ્રિક્સ સિમ્યુલેશન છે. દરેક મુખ્ય ઘટક ઇનપુટ અને આઉટપુટ સાથેના ઘટકમાં ઘટાડવામાં આવે છે, અને કનેક્ટેડ વેવગાઇડને તબક્કા શિફ્ટ અને એટેન્યુએશન તત્વમાં ઘટાડવામાં આવે છે. આ અનુકરણો અત્યંત ઝડપી છે. ઇનપુટ સિગ્નલ દ્વારા ટ્રાન્સમિશન મેટ્રિક્સને ગુણાકાર દ્વારા આઉટપુટ સિગ્નલ મેળવવામાં આવે છે. સ્કેટરિંગ મેટ્રિક્સ (જેના તત્વોને એસ-પેરામીટર કહેવામાં આવે છે) ઘટકની બીજી બાજુએ ઇનપુટ અને આઉટપુટ સિગ્નલો શોધવા માટે એક તરફ ઇનપુટ અને આઉટપુટ સંકેતોને ગુણાકાર કરે છે. મૂળભૂત રીતે, સ્કેટરિંગ મેટ્રિક્સમાં તત્વની અંદરનું પ્રતિબિંબ હોય છે. સ્કેટરિંગ મેટ્રિક્સ સામાન્ય રીતે દરેક પરિમાણમાં ટ્રાન્સમિશન મેટ્રિક્સ કરતા બમણો હોય છે. સારાંશમાં, 3 ડી ઇએમથી ટ્રાન્સમિશન/સ્કેટરિંગ મેટ્રિક્સ સિમ્યુલેશન સુધી, સિમ્યુલેશનનો દરેક સ્તર ગતિ અને ચોકસાઈ વચ્ચેનો વેપાર રજૂ કરે છે, અને ડિઝાઇનર્સ ડિઝાઇન માન્યતા પ્રક્રિયાને ize પ્ટિમાઇઝ કરવા માટે તેમની વિશિષ્ટ જરૂરિયાતો માટે સિમ્યુલેશનનું યોગ્ય સ્તર પસંદ કરે છે.

જો કે, ચોક્કસ તત્વોના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિમ્યુલેશન પર આધાર રાખવો અને સંપૂર્ણ પીઆઈસીનું અનુકરણ કરવા માટે સ્કેટરિંગ/ટ્રાન્સફર મેટ્રિક્સનો ઉપયોગ કરીને ફ્લો પ્લેટની સામે સંપૂર્ણ યોગ્ય ડિઝાઇનની બાંયધરી આપતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, ખોટી ગણતરીના પાથ લંબાઈ, મલ્ટિમોડ વેવગાઇડ્સ જે ઉચ્ચ-ઓર્ડર મોડ્સને અસરકારક રીતે દબાવવામાં નિષ્ફળ જાય છે, અથવા બે વેવગાઇડ્સ કે જે એકબીજાની ખૂબ નજીક છે, જે અનપેક્ષિત યુગની સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે, તે સિમ્યુલેશન દરમિયાન શોધી શકાય તેવી સંભાવના છે. તેથી, તેમ છતાં, અદ્યતન સિમ્યુલેશન ટૂલ્સ શક્તિશાળી ડિઝાઇન માન્યતા ક્ષમતાઓ પ્રદાન કરે છે, તેમ છતાં, ડિઝાઇનરની ચોકસાઈ અને વિશ્વસનીયતાને સુનિશ્ચિત કરવા અને ફ્લો શીટના જોખમને ઘટાડવા માટે, વ્યવહારિક અનુભવ અને તકનીકી જ્ knowledge ાન સાથે મળીને ડિઝાઇનર દ્વારા digil ંચી તકેદારી અને સાવચેતીપૂર્વક નિરીક્ષણની જરૂર છે.

સ્પાર્સ એફડીટીડી નામની તકનીક, ડિઝાઇનને માન્ય કરવા માટે 3 ડી અને 2 ડી એફડીટીડી સિમ્યુલેશનને સીધા સંપૂર્ણ પીઆઈસી ડિઝાઇન પર કરવા દે છે. જો કે કોઈ પણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિમ્યુલેશન ટૂલ માટે ખૂબ મોટા પાયે ચિત્રનું અનુકરણ કરવું મુશ્કેલ છે, તેમ છતાં, છૂટાછવાયા એફડીટીડી એકદમ મોટા સ્થાનિક વિસ્તારનું અનુકરણ કરવામાં સક્ષમ છે. પરંપરાગત 3 ડી એફડીટીડીમાં, સિમ્યુલેશન ચોક્કસ ક્વોન્ટીઝ્ડ વોલ્યુમમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના છ ઘટકો પ્રારંભ કરીને શરૂ થાય છે. જેમ જેમ સમય પ્રગતિ થાય છે, વોલ્યુમમાં નવા ક્ષેત્રના ઘટકની ગણતરી કરવામાં આવે છે, વગેરે. દરેક પગલા માટે ઘણી ગણતરીની જરૂર હોય છે, તેથી તે લાંબો સમય લે છે. છૂટાછવાયા 3 ડી એફડીટીડીમાં, વોલ્યુમના દરેક બિંદુએ દરેક પગલાની ગણતરી કરવાને બદલે, ક્ષેત્રના ઘટકોની સૂચિ જાળવવામાં આવે છે જે સૈદ્ધાંતિક રીતે મનસ્વી રીતે મોટા વોલ્યુમને અનુરૂપ થઈ શકે છે અને ફક્ત તે ઘટકો માટે જ ગણતરી કરી શકાય છે. દરેક સમયે પગલા પર, ફીલ્ડ ઘટકોની બાજુના પોઇન્ટ ઉમેરવામાં આવે છે, જ્યારે ચોક્કસ પાવર થ્રેશોલ્ડની નીચેના ક્ષેત્રના ઘટકો છોડી દેવામાં આવે છે. કેટલીક રચનાઓ માટે, આ ગણતરી પરંપરાગત 3 ડી એફડીટીડી કરતા તીવ્રતાના ઘણા ઓર્ડર હોઈ શકે છે. જો કે, વિખેરી નાખેલી રચનાઓ સાથે વ્યવહાર કરતી વખતે છૂટાછવાયા એફડીટીડી સારી કામગીરી બજાવી શકતા નથી કારણ કે આ સમય ક્ષેત્ર ખૂબ ફેલાય છે, પરિણામે તે સૂચિમાં પરિણમે છે જેનું સંચાલન કરવું ખૂબ લાંબી અને મુશ્કેલ છે. આકૃતિ 1 એ ધ્રુવીકરણ બીમ સ્પ્લિટર (પીબીએસ) ની જેમ 3 ડી એફડીટીડી સિમ્યુલેશનનો ઉદાહરણ સ્ક્રીનશોટ બતાવે છે.

આકૃતિ 1: 3 ડી સ્પાર્સ એફડીટીડીથી સિમ્યુલેશન પરિણામો. (એ) માળખું સિમ્યુલેટેડનું ટોચનું દૃશ્ય છે, જે એક દિશાત્મક કપ્લર છે. (બી) અર્ધ-તે ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ કરીને સિમ્યુલેશનનો સ્ક્રીનશોટ બતાવે છે. ઉપરના બે આકૃતિઓ અર્ધ-ટીઇ અને અર્ધ-ટીએમ સંકેતોનો ટોચનો દૃશ્ય બતાવે છે, અને નીચેના બે આકૃતિઓ અનુરૂપ ક્રોસ-વિભાગીય દૃશ્ય દર્શાવે છે. (સી) અર્ધ-ટીએમ ઉત્તેજનાનો ઉપયોગ કરીને સિમ્યુલેશનનો સ્ક્રીનશોટ બતાવે છે.