Simulaciones Electromagnéticas Computacionales de Fotodiodos Utc-Tw

Abstract

El objetivo de la presente memoria es simular el comportamiento electromagnético del fotomezclador UTC-TW como es parte de un proyecto de desarrollo del laboratorio de Fotónica-THz del Departamento de Ingeniería Eléctrica.

La memoria comienza con una revisión de conceptos básicos de teoría de microondas, teoría de antenas, el método de elementos finitos y las características más importantes de la estructura UTC-TW. Además se reseñan las características más importantes de dos programas para la simulación de estructuras a altas frecuencias con el método de elementos finitos: HFSS y CST MicroWave Studio.

Luego, se indica la forma en que fueron parametrizadas las dimensiones del dispositivo en los softwares HFSS y CST, las características del equipo computacional utilizado y la forma en que se analiza el dispositivo. Con esto se obtienen los primeros resultados y se los presenta.

A continuación se muestran los pasos seguidos para obtener un modelo con bajo costo computacional de la estructura para el análisis en frecuencia en el software HFSS. Se encuentra que es imposible obtener resultados útiles en HFSS debido a limitaciones de memoria RAM, lo que obliga a migrar el diseño a CST donde se realiza un análisis en el dominio del tiempo o transitorio. En CST se obtienen resultados convincentes a un menor costo en memoria y tiempo de computación, los que se comparan con resultados de un diseño simplificado en HFSS.

Finalmente se hace una comparación entre HFSS y CST MWS y se concluye que CST es la mejor alternativa para el tipo de estructura estudiada dada la situación actual del equipo computacional disponible. Además se proponen alternativas al método de elementos finitos para la simulación del dispositivo y se indican algunas consideraciones para simulaciones futuras en HFSS y CST.