ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের ডিজাইন

এর ডিজাইনফোটোনিকইন্টিগ্রেটেড সার্কিট

ফোটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট(PIC) প্রায়শই গাণিতিক স্ক্রিপ্টের সাহায্যে ডিজাইন করা হয় কারণ ইন্টারফেরোমিটার বা পাথের দৈর্ঘ্যের প্রতি সংবেদনশীল অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পাথের দৈর্ঘ্যের গুরুত্ব।পিআইসিএকটি ওয়েফারে একাধিক স্তর (সাধারণত 10 থেকে 30) প্যাটারিং করে তৈরি করা হয়, যা অনেকগুলি বহুভুজ আকারের সমন্বয়ে গঠিত, যা প্রায়শই GDSII বিন্যাসে উপস্থাপিত হয়। ফটোমাস্ক প্রস্তুতকারকের কাছে ফাইলটি পাঠানোর আগে, ডিজাইনের সঠিকতা যাচাই করার জন্য PIC অনুকরণ করতে সক্ষম হওয়া দৃঢ়ভাবে বাঞ্ছনীয়। সিমুলেশনটি একাধিক স্তরে বিভক্ত: সর্বনিম্ন স্তর হল ত্রি-মাত্রিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক (EM) সিমুলেশন, যেখানে সিমুলেশনটি সাব-ওয়েভেলংথ লেভেলে সঞ্চালিত হয়, যদিও উপাদানের পরমাণুর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া ম্যাক্রোস্কোপিক স্কেলে পরিচালিত হয়। সাধারণ পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে ত্রি-মাত্রিক সসীম-পার্থক্য টাইম-ডোমেন (3D FDTD) এবং eigenmode expansion (EME)। এই পদ্ধতিগুলি সবচেয়ে সঠিক, কিন্তু সম্পূর্ণ PIC সিমুলেশন সময়ের জন্য অব্যবহারিক। পরবর্তী স্তরটি হল 2.5-মাত্রিক EM সিমুলেশন, যেমন সসীম-পার্থক্য বিম প্রচার (FD-BPM)। এই পদ্ধতিগুলি অনেক দ্রুত, কিন্তু কিছু নির্ভুলতা ত্যাগ করে এবং শুধুমাত্র প্যারাক্সিয়াল বংশবিস্তার পরিচালনা করতে পারে এবং উদাহরণস্বরূপ, অনুরণনকারীকে অনুকরণ করতে ব্যবহার করা যাবে না। পরবর্তী স্তর হল 2D EM সিমুলেশন, যেমন 2D FDTD এবং 2D BPM। এগুলি দ্রুততর, কিন্তু সীমিত কার্যকারিতা রয়েছে, যেমন তারা মেরুকরণ ঘূর্ণায়মানকে অনুকরণ করতে পারে না। আরও একটি স্তর হল ট্রান্সমিশন এবং/অথবা বিক্ষিপ্ত ম্যাট্রিক্স সিমুলেশন। প্রতিটি প্রধান উপাদান ইনপুট এবং আউটপুট সহ একটি কম্পোনেন্টে হ্রাস করা হয় এবং সংযুক্ত ওয়েভগাইডকে একটি ফেজ শিফট এবং অ্যাটেন্যুয়েশন এলিমেন্টে হ্রাস করা হয়। এই সিমুলেশনগুলি অত্যন্ত দ্রুত। ইনপুট সিগন্যাল দ্বারা ট্রান্সমিশন ম্যাট্রিক্সকে গুণ করে আউটপুট সিগন্যাল পাওয়া যায়। স্ক্যাটারিং ম্যাট্রিক্স (যার উপাদানগুলিকে S-প্যারামিটার বলা হয়) উপাদানটির অন্য দিকে ইনপুট এবং আউটপুট সংকেতগুলি খুঁজে পেতে একদিকে ইনপুট এবং আউটপুট সংকেতকে গুণ করে। মূলত, বিক্ষিপ্ত ম্যাট্রিক্স উপাদানের ভিতরে প্রতিফলন ধারণ করে। স্ক্যাটারিং ম্যাট্রিক্স সাধারণত প্রতিটি ডাইমেনশনে ট্রান্সমিশন ম্যাট্রিক্সের দ্বিগুণ বড় হয়। সংক্ষেপে, 3D EM থেকে ট্রান্সমিশন/স্ক্যাটারিং ম্যাট্রিক্স সিমুলেশন পর্যন্ত, সিমুলেশনের প্রতিটি স্তর গতি এবং নির্ভুলতার মধ্যে একটি ট্রেড-অফ উপস্থাপন করে এবং ডিজাইনাররা ডিজাইনের বৈধতা প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য তাদের নির্দিষ্ট প্রয়োজনের জন্য সিমুলেশনের সঠিক স্তরটি বেছে নেয়।

যাইহোক, নির্দিষ্ট কিছু উপাদানের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সিমুলেশনের উপর নির্ভর করা এবং পুরো পিআইসি সিমুলেট করার জন্য স্ক্যাটারিং/ট্রান্সফার ম্যাট্রিক্স ব্যবহার করা ফ্লো প্লেটের সামনে সম্পূর্ণ সঠিক ডিজাইনের গ্যারান্টি দেয় না। উদাহরণস্বরূপ, ভুল গণনা করা পথের দৈর্ঘ্য, মাল্টিমোড ওয়েভগাইড যা কার্যকরভাবে হাই-অর্ডার মোডগুলিকে দমন করতে ব্যর্থ হয়, বা দুটি ওয়েভগাইড যা একে অপরের খুব কাছাকাছি থাকে যা অপ্রত্যাশিত সংযোগের সমস্যাগুলির দিকে পরিচালিত করে সিমুলেশনের সময় অনাবিষ্কৃত হওয়ার সম্ভাবনা থাকে। তাই, যদিও উন্নত সিমুলেশন টুলগুলি শক্তিশালী ডিজাইনের বৈধতা দেওয়ার ক্ষমতা প্রদান করে, তবুও এর জন্য ডিজাইনার দ্বারা উচ্চ মাত্রার সজাগতা এবং যত্নশীল পরিদর্শন প্রয়োজন, বাস্তব অভিজ্ঞতা এবং প্রযুক্তিগত জ্ঞানের সাথে মিলিত, ডিজাইনের নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে এবং ঝুঁকি কমাতে। প্রবাহ শীট

স্পার্স এফডিটিডি নামক একটি কৌশল 3ডি এবং 2ডি এফডিটিডি সিমুলেশনগুলিকে সম্পূর্ণ পিআইসি ডিজাইনে সরাসরি সঞ্চালিত করার অনুমতি দেয় যাতে নকশাটি যাচাই করা যায়। যদিও কোনো ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সিমুলেশন টুলের পক্ষে খুব বড় আকারের PIC অনুকরণ করা কঠিন, তবে স্পার্স এফডিটিডি একটি মোটামুটি বড় স্থানীয় এলাকা অনুকরণ করতে সক্ষম। প্রথাগত 3D FDTD-এ, একটি নির্দিষ্ট পরিমাপযুক্ত ভলিউমের মধ্যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ডের ছয়টি উপাদান শুরু করে সিমুলেশন শুরু হয়। সময় বাড়ার সাথে সাথে, ভলিউমের নতুন ক্ষেত্রের উপাদান গণনা করা হয়, এবং তাই। প্রতিটি ধাপে অনেক হিসাব প্রয়োজন, তাই এটি অনেক সময় নেয়। স্পার্স 3D FDTD-এ, ভলিউমের প্রতিটি পয়েন্টে প্রতিটি ধাপে গণনা করার পরিবর্তে, ক্ষেত্রের উপাদানগুলির একটি তালিকা বজায় রাখা হয় যা তাত্ত্বিকভাবে একটি নির্বিচারে বড় আয়তনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে এবং শুধুমাত্র সেই উপাদানগুলির জন্য গণনা করা যেতে পারে। প্রতিটি ধাপে, ক্ষেত্রের উপাদানগুলির সংলগ্ন পয়েন্টগুলি যোগ করা হয়, যখন একটি নির্দিষ্ট পাওয়ার থ্রেশহোল্ডের নীচে ক্ষেত্র উপাদানগুলি বাদ দেওয়া হয়। কিছু স্ট্রাকচারের জন্য, এই গণনাটি প্রথাগত 3D FDTD-এর চেয়ে দ্রুত মাত্রার বেশ কয়েকটি অর্ডার হতে পারে। যাইহোক, বিক্ষিপ্ত এফডিটিডিএস বিচ্ছুরিত কাঠামোর সাথে কাজ করার সময় ভাল কাজ করে না কারণ এই সময় ক্ষেত্রটি খুব বেশি ছড়িয়ে পড়ে, যার ফলে তালিকাগুলি খুব দীর্ঘ এবং পরিচালনা করা কঠিন। চিত্র 1 একটি পোলারাইজেশন বিম স্প্লিটার (PBS) এর মতো একটি 3D FDTD সিমুলেশনের একটি উদাহরণ স্ক্রিনশট দেখায়।

চিত্র 1: 3D স্পার্স FDTD থেকে সিমুলেশন ফলাফল। (A) হল সিমুলেটেড কাঠামোর একটি শীর্ষ দৃশ্য, যা একটি দিকনির্দেশক কাপলার। (B) quasi-TE উত্তেজনা ব্যবহার করে একটি সিমুলেশনের একটি স্ক্রিনশট দেখায়। উপরের দুটি ডায়াগ্রামটি আধা-টিই এবং কোয়াসি-টিএম সংকেতের শীর্ষ দৃশ্য দেখায় এবং নীচের দুটি চিত্র সংশ্লিষ্ট ক্রস-বিভাগীয় দৃশ্য দেখায়। (C) কোয়াসি-টিএম উত্তেজনা ব্যবহার করে একটি সিমুলেশনের একটি স্ক্রিনশট দেখায়।


পোস্টের সময়: জুলাই-২৩-২০২৪