photonic ပေါင်းစပ်ပတ်လမ်း၏ဒီဇိုင်း

ဒီဇိုင်းဓာတ်ပုံနစ်ပေါင်းစပ်ပတ်လမ်း

Photonic ပေါင်းစပ်ထားသော ဆားကစ်များ(PIC) သည် interferometers များတွင် path length ၏အရေးပါမှု သို့မဟုတ် path length နှင့် အထိမခံနိုင်သော အခြား applications များ ကြောင့် သင်္ချာဆိုင်ရာ script များ ၏အကူအညီဖြင့် မကြာခဏ ဒီဇိုင်းထုတ် ထားပါသည်။PICGDSII ဖော်မတ်ဖြင့် ကိုယ်စားပြုလေ့ရှိသော ဗက်ဖာတစ်ခုပေါ်တွင် အလွှာများစွာ (ပုံမှန်အားဖြင့် 10 မှ 30 အထိ) ဖောက်ထွင်းခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်ထားသည်။ ဖိုင်ကို photomask ထုတ်လုပ်သူထံ မပို့မီ၊ ဒီဇိုင်း၏ မှန်ကန်မှုကို စစ်ဆေးရန် PIC ကို အတုယူနိုင်စေရန် ပြင်းပြင်းထန်ထန် လိုလားပါသည်။ သရုပ်ပြခြင်းကို အဆင့်များစွာဖြင့် ပိုင်းခြားထားပါသည်- အနိမ့်ဆုံးအဆင့်မှာ သုံးဖက်မြင်လျှပ်စစ်သံလိုက် (EM) သရုပ်ဖော်မှုဖြစ်ပြီး၊ ပစ္စည်းရှိအက်တမ်များကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို macroscopic စကေးဖြင့် ကိုင်တွယ်သော်လည်း၊ သရုပ်ပြမှုကို လှိုင်းအလျားခွဲအဆင့်တွင် လုပ်ဆောင်ပါသည်။ ပုံမှန်နည်းလမ်းများတွင် သုံးဖက်မြင် ကန့်သတ်ကွဲပြားသည့် အချိန်-ဒိုမိန်း (3D FDTD) နှင့် eigenmode ချဲ့ထွင်ခြင်း (EME) ပါဝင်သည်။ ဤနည်းလမ်းများသည် အတိကျဆုံးဖြစ်သော်လည်း PIC သရုပ်ဖော်ချိန်တစ်ခုလုံးအတွက် လက်တွေ့မကျပါ။ နောက်တစ်ဆင့်မှာ အကန့်အသတ်-ကွာခြားမှု အလင်းတန်းပျံ့ပွားခြင်း (FD-BPM) ကဲ့သို့သော 2.5-dimensional EM သရုပ်ဖော်မှုဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းများသည် ပိုမိုမြန်ဆန်သော်လည်း တိကျမှုအချို့ကို စွန့်လွှတ်ကာ paraxial ပြန့်ပွားမှုကိုသာ ကိုင်တွယ်နိုင်ပြီး ဥပမာအားဖြင့် ပဲ့တင်သံများကို အတုယူရန် အသုံးမပြုနိုင်ပါ။ နောက်တစ်ဆင့်မှာ 2D FDTD နှင့် 2D BPM ကဲ့သို့သော 2D EM သရုပ်ဖော်မှုဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် လည်း ပိုမြန်သော်လည်း၊ ၎င်းတို့သည် polarization rotator များကို တုပ၍မရသည့် လုပ်ဆောင်ချက် အကန့်အသတ်ရှိသည်။ နောက်ထပ်အဆင့်တစ်ခုမှာ ဂီယာနှင့်/သို့မဟုတ် ဖြန့်ကျက် matrix simulation ဖြစ်သည်။ အဓိကအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုစီကို အဝင်နှင့်အထွက်ပါရှိသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုအဖြစ်သို့ လျှော့ချလိုက်ပြီး ချိတ်ဆက်ထားသောလှိုင်းလမ်းညွှန်ကို အဆင့်ပြောင်းခြင်းနှင့် လျှော့ကျစေသောဒြပ်စင်အဖြစ်သို့ လျှော့ချထားသည်။ ဤ simulation များသည် အလွန်လျင်မြန်သည်။ အထွက် signal ကို transmission matrix ကို input signal ဖြင့် မြှောက်ခြင်းဖြင့် ရရှိသည်။ scattering matrix (ဒြပ်စင်များကို S-parameters ဟုခေါ်သည်) သည် အစိတ်အပိုင်း၏ အခြားတစ်ဖက်ရှိ input နှင့် output signals များကို ရှာဖွေရန် တစ်ဖက်ရှိ input နှင့် output signal များကို မြှောက်ပေးပါသည်။ အခြေခံအားဖြင့်၊ scattering matrix တွင် ဒြပ်စင်အတွင်း ရောင်ပြန်ဟပ်မှု ပါရှိသည်။ scattering matrix သည် များသောအားဖြင့် dimension တစ်ခုစီရှိ transmission matrix ထက် နှစ်ဆပိုကြီးသည်။ အချုပ်အားဖြင့်၊ 3D EM မှ transmission/scattering matrix simulation အထိ၊ simulation အလွှာတစ်ခုစီသည် အမြန်နှုန်းနှင့် တိကျမှုကြားတွင် အပေးအယူကို တင်ပြကြပြီး၊ ဒီဇိုင်နာများသည် ဒီဇိုင်းအတည်ပြုခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို ပိုကောင်းအောင်ပြုလုပ်ရန် ၎င်းတို့၏ သီးခြားလိုအပ်ချက်များအတွက် မှန်ကန်သော simulation အဆင့်ကို ရွေးချယ်ကြသည်။

သို့သော်၊ အချို့သောဒြပ်စင်များ၏လျှပ်စစ်သံလိုက်ပုံသဏ္ဍာန်အပေါ်အားကိုးပြီး PIC တစ်ခုလုံးကိုအတုယူရန် ဖြန့်ကျက်/လွှဲပြောင်းမက်ထရစ်ကိုအသုံးပြုခြင်းသည် flow plate ၏ရှေ့တွင် လုံးဝမှန်ကန်သောဒီဇိုင်းကို အာမမခံနိုင်ပါ။ ဥပမာအားဖြင့်၊ တွက်ချက်ထားသော လမ်းကြောင်းအရှည်များ၊ မြင့်မားသောအစီအစဉ်မုဒ်များကို ထိထိရောက်ရောက် ဖိနှိပ်ရန် ပျက်ကွက်သော multimode waveguides သို့မဟုတ် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု အလွန်နီးကပ်လွန်းသော waveguides နှစ်ခုသည် စီစဥ်စဉ်အတွင်း မတွေ့နိုင်ဖွယ်ရှိသည်။ ထို့ကြောင့်၊ အဆင့်မြင့် simulation ကိရိယာများသည် အစွမ်းထက်သော ဒီဇိုင်းအတည်ပြုခြင်းစွမ်းရည်များကို ပံ့ပိုးပေးသော်လည်း၊ ၎င်းသည် ဒီဇိုင်း၏တိကျမှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကိုသေချာစေရန်နှင့် လက်တွေ့ကျသောအတွေ့အကြုံနှင့် နည်းပညာဆိုင်ရာအသိပညာများပေါင်းစပ်ထားသည့် ဒီဇိုင်နာမှ မြင့်မားသောသတိရှိမှုနှင့် ဂရုတစိုက်စစ်ဆေးခြင်းတို့ကို လိုအပ်ပါသည်။ flow စာရွက်။

sparse FDTD ဟုခေါ်သော နည်းပညာတစ်ခုသည် ဒီဇိုင်းကိုအတည်ပြုရန် 3D နှင့် 2D FDTD သရုပ်ဖော်မှုများကို ပြီးပြည့်စုံသော PIC ဒီဇိုင်းတွင် တိုက်ရိုက်လုပ်ဆောင်နိုင်စေပါသည်။ အလွန်ကြီးမားသောစကေး PIC ကို အတုယူရန် မည်သည့်လျှပ်စစ်သံလိုက်ပုံတူရိယာအတွက် ခက်ခဲသော်လည်း၊ ကျဲနေသော FDTD သည် မျှမျှတတကြီးမားသော ဒေသတစ်ခုကို တုပနိုင်သည်။ သမားရိုးကျ 3D FDTD တွင်၊ တိကျသောပမာဏတစ်ခုအတွင်း လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်း၏ အစိတ်အပိုင်းခြောက်ခုကို အစပြုခြင်းဖြင့် သရုပ်ပြခြင်းကို စတင်သည်။ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ၊ အသံအတိုးအကျယ်ရှိ အကွက်အသစ်ကို တွက်ချက်သည် စသည်တို့ဖြစ်သည်။ အဆင့်တစ်ခုစီတိုင်းသည် တွက်ချက်မှုများစွာလိုအပ်သောကြောင့် အချိန်ကြာမြင့်ပါသည်။ ကျဲပါးသော 3D FDTD တွင်၊ အသံအတိုးအကျယ်၏ အမှတ်တစ်ခုစီတွင် အဆင့်တစ်ခုစီတွင် တွက်ချက်မည့်အစား၊ သီအိုရီအရ ထင်သလိုကြီးမားသော volume နှင့် သီအိုရီအရ ဆက်စပ်နိုင်ပြီး ထိုအစိတ်အပိုင်းများအတွက်သာ တွက်ချက်နိုင်သည့် အကွက်အစိတ်အပိုင်းများစာရင်းကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ အဆင့်တိုင်းတွင်၊ အကွက်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် ကပ်လျက်အမှတ်များကို ပေါင်းထည့်မည်ဖြစ်ပြီး အချို့သော ပါဝါကန့်သတ်ချက်အောက်ရှိ အကွက်အစိတ်အပိုင်းများကို ပြုတ်ကျစေသည်။ အချို့သောတည်ဆောက်ပုံများအတွက်၊ ဤတွက်ချက်မှုသည် သမားရိုးကျ 3D FDTD ထက် ပိုမိုမြန်ဆန်သော ပြင်းအားအမြောက်အမြားရှိနိုင်သည်။ သို့သော်၊ ကျဲ FDTDS သည် ပြန့်ကျဲနေသောဖွဲ့စည်းပုံများကို ကိုင်တွယ်ရာတွင် ဤအချိန်အကွက်သည် အလွန်အကျွံပျံ့နှံ့သွားသောကြောင့် ရှည်လျားပြီး စီမံခန့်ခွဲရခက်ခဲသောစာရင်းများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ ပုံ 1 သည် polarization beam splitter (PBS) နှင့် ဆင်တူသော 3D FDTD သရုပ်ဖော်ပုံ၏ နမူနာ screenshot ပြထားသည်။

ပုံ 1- သရုပ်သကန် 3D ကျဲ FDTD မှ ရလဒ်များ။ (က) သည် directional coupler တစ်ခုဖြစ်သည့် အသွင်တူတည်ဆောက်ထားသည့် ထိပ်တန်းမြင်ကွင်းဖြစ်သည်။ (ခ) တစ်ပိုင်း TE စိတ်လှုပ်ရှားမှုကို အသုံးပြု၍ သရုပ်ဖော်မှုတစ်ခု၏ ဖန်သားပြင်ဓာတ်ပုံကို ပြသသည်။ အထက်ဖော်ပြပါ ပုံမျဉ်းနှစ်ခုသည် TE တစ်ပိုင်းနှင့် တစ်ပိုင်း TM အချက်ပြမှုများ၏ ထိပ်မြင်ကွင်းကို ပြသထားပြီး အောက်ဖော်ပြပါ ပုံချပ်နှစ်ခုသည် ဆက်စပ်အပိုင်းဖြတ်ပိုင်းမြင်ကွင်းကို ပြသထားသည်။ (ဂ) တစ်ပိုင်း TM စိတ်လှုပ်ရှားမှုကို အသုံးပြု၍ သရုပ်ဖော်မှုတစ်ခု၏ ဖန်သားပြင်ဓာတ်ပုံကို ပြသသည်။


တင်ချိန်- ဇူလိုင်-၂၃-၂၀၂၄