Photon Design光波导设计软件模块介绍：光子IC/激光二极

PhotonDesign是一套优秀的光子、光通信、波导光学系列软件，广泛用于光纤通信系统设计和光子器件设计。它具有其它软件无法替代的优势，功能强大，可以完全满足您的设计需要，包含多个功能模块，今天我们给大家介绍的是其中的模块PICWave——光子IC/激光二极管/SOA仿真。

    PICWave

    光子IC/激光二极管/SOA仿真

    ●集成无源和有源光子IC仿真

    ●激光二极管和SOA物理模型

    ●光纤布拉格光栅模型

    ●集成其他严格MaxwellEM求解器

    ●可调谐激光二极管模型

    ●行波SOAs

    ●大型环形谐振腔

    ●Mach-Zehnder调制器

    ●电吸收调制器

    ●物理2D波导模型

    ●快速时域引擎

    ●简单方便的环路创建

    ●时间包络光谱

    ●复杂噪声模型

    PICWave是一个光子IC的仿真软件，包括激光二极管和SOAs的物理建模，可以用来开发大规模集成器件中的光子器件。

    计算方法

    PICWave的计算引擎是基于时域行波（TDTW）模型。

    结构描述

    包括无源器件和有源器件，无源器件包括波导、Y型连接器、定向耦合器、反射镜；有源器件包括SOA，以及电吸收调制器。LRC电路可以用于驱动回路。

    设计集成

    PICWave与其他模拟量子阱模型和模拟无源器件的EM模拟器紧密地集成在一起。此外，它的设计套件系统可以让你的设计很容易地导出到一个兼容的芯片上。

    特性:

    ●高效光子电路仿真

    ●时域行波模型TDTW

    ●光学响应光谱

    ●瞬态响应

    ●集成XY波导求解器

    ●任意时域信号输入

    ●可视化的图表

    ●可从其它EM求解器中导入器件模型

    ●光纤布拉格光栅模型

    ●材料数据库系统

    有源特性:

    ●PI和PV曲线

    ●量子化噪声

    ●啁啾模拟

    ●RIN光谱

    ●行波电极仿真

    ●非洛伦兹增益光谱

    ●非线性增益/光谱烧孔

    ●集成光栅求解器，用于实折射率光栅和增益光栅

    ●载流子扩散和立体的空穴燃烧效应

    ●Auger和ShockleyReedHall效应

    ●热效应

    ●导入增益表

    ●电吸收调节模拟

    ●多级载流子模型

    灵活的激光器剖面模拟（XY）

    有源模型支持所有常见的物理结构，包括脊形波导管和掩埋的异质结构。甚至可以模拟混合激光，下图是Si基上InP。该算法将对横向电流和载流子分布的细节进行建模，包括电流扩散、泄漏、散射和空间孔烧。

    一个有源层可能有一个增益光栅，另一个可能被设计成一个可饱和吸收器。

    混合硅基Ⅲ-Ⅴ激光器

    任意形状的激光器谐振腔：

    PICWave可以模拟任意复杂的有源器件，如多个部件，小面元，DBR光栅，Y型器件，外部谐振腔等等。

    下图（左）所示的是一个采样光栅DBR（SG-DBR）可调谐激光器的仿真。包括增益，调制及光栅。

    下图（右）是SG-DBR随时间变化的频谱图，显示了较差电控下的模式跳跃变化，还包含瞬态和背景噪声。

    类似案例：

    ●FabryPerot●可调谐DFB●外腔+调制器

    ●DFB●可调谐SG-DBR●FBG外腔

    ●DBR●Multiple-branch

    ●锁模●环形激光器

    有源材料模型

    Harold是量子阱异质结构仿真工具，PICWave可以和Harold很好的联合应用，可以详细的分析掺杂效应，能带结构，量子阱效应，复杂增益模型，同时保证速度效率。

    下图是Harold中不同载流子密度下的增益光谱，PICWave将在时域器件模型中生成光谱。同时还可以考虑温度效应，其他光源也可以导入和拟合，如测量数据光源。

    与FimmProp联合

    下图是一个PICWave和FimmProp联合使用的案例，它们共同模拟了一个直径为200微米的三个耦合环谐振器系统。FimmPrope模块来计算环耦合器件的耦合系数和弯曲损耗，PICWave模块汇合所有的独立模块，集成到一个回路中。与FDTD相比，联合模拟的效率要高很多数量级。软件在几分钟内获得50MHz的波长分辨率和50nm的光谱范围。

    光电器件

    除了目前在器件剖面上电流和泄漏模型外，PICWave还包含许多用于光电设备的电子元件建模的功能。PICWave的行波电极模型可以创建简单的微波模型，电线、电阻器、电容器和电感器可以在任意电路中连接电极。这使得PICWave能够正确地对高速光电元件进行建模，比如高速调制的激光/SOA或光电探测器。

    模拟锥形混合Ⅲ-Ⅴ/SOI激光器

    PICWave拥有所有的工具来严格地模拟混合的InP/SOI激光器的复杂性。增益曲线（来自Harold）模型的QW增益vs波长和温度。传播模型计算从中心的p端，到结，再到n端（见下图）的电流流动情况，并考虑到通过层的电阻率的变化。激光器使用锥形波导管将光从硅转移到InP有源层并向下。锥形剖面变化时，PICWave将会计算波导模式、电流和载流子扩散。

    混合激光器通常在硅波导中使用DBR光栅，为激光系统提供光学反馈。这在PICWave的电路模型中很容易添加。完成的PICWave布局如下所示。

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