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IPKISS AWG Designer

IPKISS AWG Designer

 

概览

 

IPKISS AWG Designer 是一个 IPKISS 模块,它提供了一个集成设计环境来设计从高级规范到可制造 AWG 布局的阵列波导光栅 (AWG),在所有设计阶段提供专业知识、帮助和控制:

  • AWG 高级规范
  • AWG 物理合成
  • 模拟和验证
  • DRC-clean 布局生成

 

IPKISS AWG Designer 允许在设计流程的所有阶段进行优化,同时具有到可制造布局的按钮流程。 该过程的每个步骤都可以定制,以满足布局或模拟方面的特定要求。 最终的 AWG 设计可在 IPKISS Photonics Design Platform 中使用,以完成芯片设计并准备流片。

 

主要功能

 

规范驱动的工作流

输入

  • 功能规格:中心频率、通道数、通道间距、自由频谱范围……
  • 影响光学性能的物理规格(例如输出波导的最小间距)
  • PDK 和晶圆厂规则
  • 材料和模型参数(板坯中使用的材料的折射率、波导有效和群指数,...)

输出

  • 完成的AWG
  • IPKISS 中可重复使用的布局(与西门子 EDA 的 IPKISS Link 兼容)
  • IPKISS 中的可重用电路模型

 

自定义

光圈类型

  • MMI 光圈
  • 简单的光圈
  • 定义和模拟自定义孔径

AWG 配置

  • 波导阵列(矩形、S形、自由曲面……)
  • 波导
  • 波导横截面(布局,模型,...)
  • 直线段中的扩展波导
  • 舍入算法

星形耦合器

  • 输出孔径间距
  • 光栅臂数
  • 星形耦合器光栅周期
  • 虚拟孔径数
  • 轮廓图在很大程度上可定制以创建 DRC-clean 设计

 

模拟

在孔径中使用CAMFR进行场传播模拟

自由传播区的场传播模拟(瑞利-桑默菲)

分析结果

插入损耗

传输峰值

串扰

近邻串扰

 

流片和制造

  • 具有IPKISS布局功能的DRC-清洁布局
  • 完全控制孔径和星形耦合器的绘制,以匹配任何晶圆厂
  • 绝缘体上的硅(SOI)和氮化硅(SiN)。
  • 磷化铟(InP)和其他材料系统的需求

支持的IPKISS PDKs

  • AMF, Tower Semiconductor, Ligentec, imec BioPIX, CompoundTek
  • 可根据要求增加对其他IPKISS PDK的AWG支持

 

支持与服务

  • 专家设计支持
  • 提供定制服务

 

掌握关键的设计参数

AWG 类似于基于透镜的成像系统:输入孔径的场分布由“透镜”(孔径和波导)投影到输出孔径上。 波导充当棱镜,插入透镜之间。 它不是一个完美的成像系统,因为波导阵列将场划分为离散的“像素”。

阵列波导光栅最常用作波长(解)复用器:具有许多波长通道的光进入,波长通道被分离到不同的输出波导中。

 

设计规格

设计解复用器的重要标准是:

  • 卫星导航系统(FSR)
  • 中心频率
  • 通道间距
  • 通道数
  • 孔径
  • 波导
  • 自由传播区域
  • 光栅臂的数量

 

性能指标

在AWG解复用器的性能中,重要的衡量标准是

  • 通道的插入损耗(即有多少光被耦合到正确的输出)。
  • 串扰,它可能来自最近的邻居的滚降或来自其他通道的侧音
  • 带内波纹,或一个通带内的传输变化
  • 3dB带宽,即通带的宽度
  • 通带之间的均匀性
  • 信道注册,或通带与目标频率/波长相适应的准确性。

 

一个设计实例

具有以下高级规格的 DEMUX:

  • ·C 波段 (1530 - 1561 nm) AWG
  • ·通道数:8
  • ·信道间隔:200 GHz
  • ·FSR:2000 GHz
  •   中心频率:193.4 THz
  •   孔径芯宽:2.0 um

 

AWG 设计人员将 CAMFR 的物理仿真、IPKISS 模态求解器、数学公式和 CAPHE 的电路仿真(IPKISS 电路仿真器)结合起来计算参数,例如:

  • 武器数量
  • 光栅圈
  • 孔径间距
  • Ø 波导长度
  • 仿真结果表明,插入损耗均匀性和信道带宽的改进超出了规范。 接下来,我们将展示如何使用过滤器工具箱中的可用工具来改进这些:

 

提高插入损耗均匀性的可能策略:增加 FSR

FSR 从 2000GHz 增加到 3000GHz,插入损耗差从 1.16dB 降低到 0.49dB。 结果是 AWG 的

  • 臂的数量从37个增加到56个
  • 占地面积增加了40%,从160,000 µm2 -> 218,000 µm2

 

为了增加通道带宽,探索孔径的类型和形状

第一种策略是使用MMI孔径。 我们已经使用 IPKISS 模态求解器 CAMFR 来确定该设备的最佳长度,从而确定最佳场剖面。

结果

  • 增加了信道带宽
  • 增加了 3dB 的插入损耗

 

如何设计阵列波导光栅 (AWG) 解复用器

Luceda Academy示例

 

 

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