Kere nke photonic integrated circuit

Nhazi nkephotonicsekit agbakwunyere

Sekit agbakwunyere PhotonicA na-emepụtakarị (PIC) site n'enyemaka nke scripts mgbakọ na mwepụ n'ihi mkpa ogologo ụzọ dị na interferometers ma ọ bụ ngwa ndị ọzọ na-enwe mmetụta maka ogologo ụzọ.PICarụpụtara ya site n'ịkwado ọtụtụ ọkwa (nke na-abụkarị 10 ruo 30) na wafer, nke nwere ọtụtụ ụdị polygonal, na-anọchi anya ya na usoro GDSII. Tupu iziga faịlụ ahụ na onye nrụpụta fotomask, ọ na-achọsi ike ka ị nwee ike ịmegharị PIC iji chọpụta izi ezi nke imewe ahụ. A na-ekewa ịme anwansị ahụ na ọkwa dị iche iche: ọkwa kachasị ala bụ ihe ngosi atọ nke electromagnetic (EM), ebe a na-eme ihe ngosi ahụ na ọkwa dị elu, ọ bụ ezie na a na-edozi mmekọrịta dị n'etiti atom na ihe onwunwe na ọnụ ọgụgụ macroscopic. Ụzọ a na-ahụkarị gụnyere oge-ngalaba njedebe-ọdịiche akụkụ atọ (3D FDTD) na mgbasawanye eigenmode (EME). Ụzọ ndị a kacha zie ezie, mana ọ gaghị ekwe omume maka oge ịme anwansị PIC niile. Ọkwa na-esote bụ 2.5-akụkụ EM simulation, dị ka njedebe-iche beam propagation (FD-BPM). Ụzọ ndị a na-adị ngwa ngwa, mana na-achụ ụfọdụ izi ezi ma nwee ike ijikwa mgbasawanye paraxial na enweghị ike iji ya mee ihe na-emegharị ihe, dịka ọmụmaatụ. Ọkwa na-esote bụ simulation 2D EM, dị ka 2D FDTD na 2D BPM. Ndị a na-adịkwa ngwa ngwa, mana ha nwere obere ọrụ, dịka ha enweghị ike ịmegharị rotators polarization. Ọkwa ọzọ bụ nnyefe na/ma ọ bụ ịgbasa simulation matrix. A na-ebelata akụkụ ọ bụla dị mkpa na mpaghara nwere ntinye na mmepụta, na-eme ka ebili mmiri jikọtara ya na mgbanwe nke oge na ihe nkwụsịtụ. Ihe ngosi ndị a dị oke ngwa ngwa. A na-enweta mgbaàmà mmepụta site na ịba ụba matriks nnyefe site na mgbama ntinye. Matrix na-agbasasị (nke a na-akpọ ihe ndị a na-akpọ S-parameters) na-amụba ntinye na ntinye aka n'otu akụkụ iji chọpụta ntinye na ntinye aka n'akụkụ nke ọzọ nke akụkụ ahụ. N'ụzọ bụ isi, matriks na-agbasasị nwere ihe ntụgharị n'ime mmewere. Matriks na-agbasasị na-abụkarị okpukpu abụọ karịa nke nnyefe nnyefe na akụkụ ọ bụla. Na nchịkọta, site na 3D EM ka nnyefe / chụsasịa matrix simulation, oyi akwa nke ọ bụla na-enye mgbanwe n'etiti ọsọ na izi ezi, na ndị na-emepụta na-ahọrọ ọkwa ziri ezi nke ịme anwansị maka mkpa ha dị iche iche iji kwalite usoro nkwenye nhazi.

Otú ọ dị, ịdabere na simulation electromagnetic nke ụfọdụ ihe na iji ihe nkedo / nnyefe matriks iji mee ka PIC dum adịghị ekwe nkwa nhazi zuru oke n'ihu efere efere. Dịka ọmụmaatụ, ogologo ụzọ a na-akọwahieghị ụzọ, ntuziaka multimode na-adịghị eme ka usoro dị elu dị elu nke ọma, ma ọ bụ ụzọ abụọ dị nso na-eduga na nsogbu njikọ njikọ na-atụghị anya ya nwere ike ịhụ na ọ gaghị achọpụta n'oge ịme anwansị. Ya mere, ọ bụ ezie na ngwá ọrụ ịme anwansị dị elu na-enye ike imewe ike dị ike, ọ ka na-achọ nlezianya dị elu na nlezianya nyochaa onye mmepụta, jikọtara ya na ahụmahụ bara uru na ihe ọmụma nkà na ụzụ, iji hụ na izi ezi na ntụkwasị obi nke imewe ahụ ma belata ihe ize ndụ nke mpempe akwụkwọ eruba.

Usoro a na-akpọ sparse FDTD na-enye ohere ịme ihe ngosi 3D na 2D FDTD ozugbo na nhazi PIC zuru oke iji kwado nhazi ahụ. N'agbanyeghị na ọ na-esiri ngwaọrụ ịme anwansị elektrọnịk ọ bụla ike ime ka PIC nwere nnukwu ọnụ ọgụgụ, FDTD na-adịghị ahụkebe na-enwe ike ime ka mpaghara mpaghara buru ibu. Na FDTD 3D ọdịnala, ịme anwansị ahụ na-amalite site na ibido akụkụ isii nke oghere electromagnetic n'ime otu olu agbapụtara. Ka oge na-aga n'ihu, a na-agbakọ akụkụ ubi ọhụrụ na olu, na ihe ndị ọzọ. Nzọụkwụ ọ bụla na-achọ ọtụtụ mgbako, ya mere ọ na-ewe ogologo oge. Na obere 3D FDTD, kama ịgbakọ na nzọụkwụ ọ bụla n'ókè nke ọ bụla nke olu, a na-edobe ndepụta ihe mejupụtara ubi nke nwere ike dabara na oke olu na-enweghị isi ma gbakọọ naanị maka ihe ndị ahụ. N'oge ọ bụla usoro, a na-agbakwunye isi ihe ndị dị n'akụkụ akụkụ ubi, ebe a na-atụtu ihe ndị dị n'ubi dị n'okpuru ụfọdụ oke ike. Maka ụfọdụ ihe owuwu, mgbako a nwere ike ịbụ ọtụtụ iwu dị oke ọsọ karịa FDTD 3D ọdịnala. Agbanyeghị, FDTDS pere mpe anaghị arụ ọrụ nke ọma mgbe ị na-emeso ihe owuwu na-agbasasị agbasa n'ihi na oge a na-agbasa nke ukwuu, na-ebute ndepụta ndị dị ogologo ma sie ike ijikwa. Onyonyo 1 na-egosi nseta ihuenyo ọmụmaatụ nke simulation FDTD 3D yiri polarization beam splitter (PBS).

Ọgụgụ 1: Nsonaazụ simulation sitere na 3D sparse FDTD. (A) bụ echiche dị elu nke usoro a na-eme simulated, nke bụ njikọ ntụzịaka. (B) Na-egosi nseta ihuenyo nke simulation na-eji quasi-TE mkpali. Eserese abụọ a dị n'elu na-egosi elu elu nke akara quasi-TE na quasi-TM, na eserese abụọ dị n'okpuru na-egosi nleba anya n'ofe akụkụ kwekọrọ. (C) Na-egosi nseta ihuenyo nke simulation site na iji mkpali quasi-TM.