利用流程模拟设计硅光子学器件。
随着摩尔定律迅速开始说这是here-new老技术的应用已经引起了人们的注意。一个特定的兴趣领域是光子学。
国家光学与光子中心教育定义光子学技术的生成和利用光和其他形式的辐射能的量子单位光子。它也可以被定义为科学和应用的光。光子应用程序使用光子一样,电子应用程序使用电子。所以,很自然认为光子应用程序类似的方式我们认为电子应用程序。连接回摩尔定律是,我们想要一个典型的硅晶片上集成光子结构,利用SI-based技术行业一直不断萎缩和改善。这个愿望的创建硅光子学技术,光子学结构直接构建到硅晶圆片上。
有很多兴趣和关注硅光子学在过去的五年里。事实上,大学RIT的卓越中心已建立麻省理工学院和许多其他全球研究中心。硅光子学领域的探索材料的光学特性及其应用于电信、激光雷达、数据通信、传感、和许多其他领域。
硅光子学有可能大大提高电子集成电路的性能和可靠性而显著减少大小、重量和功耗。引用在目的光子学网站”,开发一个被广泛接受的流程和协议的设计、制造、测试和集成光子学系统不仅会推动这项技术在美国,但也呈现出巨大的经济机会,随着全球市场估计增长到2022年的超过7950亿美元。集成光子学的发展将使上述应用程序,以及其他在21世纪以同样的方式,半导体芯片培养革命在过去40年计算。”
Wafer-level过程模拟可以用来理解过程的影响,过程的可变性影响,光子集成光子器件的特征。硅光子学在很大程度上依赖于现有的硅基加工和受益于精确的模拟和仿真,像任何硅设备。
虚拟制造是一种模拟用于建模过程的可变性和可用于模型的变化在这些设备。SEMulator3D是一个虚拟制造软件平台模型循序渐进的过程和过程变化的影响,硅光子学器件的设计是很有用的。连同它的流程建模功能,它可以用第三方接口FDTD工具来模拟建模结构的光学性质。
图1所示。SEMulator3D流程显示Y-splitter通用布局、工艺流程/设置,生成的3 d模型,最终最后网出口。
图1演示了一个示例使用SEMulator3D对3 d硅光子学器件的过程建模。这个例子强调了Y-splitter流流程的构建,以及啮合和网状结构的出口。导出的网格是随后导入第三方FDTD的工具,用来模拟分束器的光学特性(见图2)。
图2。产生的第三方软件Y-splitter光学特性的建模。
图3。定向耦合器建模与生成的侧壁SEMulator3D变异。
定向耦合器也在SEMulator3D建模(图3)和侧壁角变化对设备的光学特性的影响进行了研究。在这个虚拟实验中,美国能源部和蒙特卡罗分析是使用内置的执行过程变化和分析能力。由此产生的侧壁变异概要文件如图3所示。还有一个功能建模光刻影响由于线边缘粗糙度(l)。一个完整过程的影响研究l效果如图4所示。l分析的最后一步(图中未显示)是创建和出口网,其次是网格导入第三方FDTD工具模拟设备的光学特性。
图4。l对Y-splitter的影响。过程的最后一步是网导出/导入FDTD仿真工具来优化光学性质。
随着硅光子学,强调设备/结构性能和优化已经从控制电子控制光子。然而,硅光子学领域的依赖于现有的硅技术和制造业。能够模拟流程和模型复杂的光学结构至关重要新兴工业硅光子学的商业上的成功。
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