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
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
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
如何设计阵列波导光栅 (AWG) 解复用器
Luceda Academy示例
