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