PICWAVE
PICWAVE は導波路、テーパー、グレイティング等の受動導波路およびSOA、レーザダイオード、モジュレータ等の能動デバイスを含むフォトニックICのモデリングが可能です。
【特長】
- 能動素子（利得飽和含む）および受動素子のフォトニクス解析が可能
- 多数の半導体レーザおよびSOAモデルに対応
- 豊富な材料ライブラリ
- 高速なTWTD時間領域エンジンを搭載
- 使いやすいドラック・アンド・ドロップのGUI
- 洗練されたデータビューウィンドウ
- アイダイアグラム、PI・PVデータ、時間変化スペクトルデータ等が出力可能
- 熱効果を解析可能
- キャリア拡散やホールバーニングを解析可能
- 量子ノイズ、チャープを解析可能
- 時間領域、周波数領域解析が可能
- FIMMPROP、OMNISIM、HAROLDからのモードデータ、Sマトリックスを入力可能
【大規模光通信・光集積回路分野への応用事例】
- 光集積回路
- 巨大リング共振器
- リング共振器フィルター
- マッハツェンダー変調器、光スイッチング素子
- 可変波長LD
- DFB-LD、DBR-LD
- SOA (Semiconductor optical amplifier)
- 電気光学モジュレータ
- 長距離ファイバーブラッググレーティング
Example 1: An active 2R Optical regenerator
PICWAVE の長所の一つは、導波路解析とレーザー解析のコンポーネントを結合する能力があることです。この光学的再生器は、10,000um 以上の導波路さらに2つのSOAsの総量からなっている大きな受動的な光学的回路から成り立っています。
再生器は上記のように概略的に示され、各アーム内の SOA でマッハツェンダー干渉計から成り立っています。最初、安定した信号状態は、マッハツェンダー干渉計の両方のアームを通過して、右側で再結合されます。
データ信号が存在する（l1）とき、l2が再結合するとき、SOAs を誘発させる相殺的干渉のひとつを混乱させます。従ってアウトプットを停止させます。この方法により、信号の on/off レベルの再生をして拡大することができ、別の波長のために信号を変換することが可能です。
再生器は 100ns の上昇時間と 5:1 の on/off の比率で、NRZ 擬似ランダム入力ビットパターンを使用している PICWAVE でシミュレーションしていました。右側は、出入力信号のアイダイアグラムを示しています。
20x 増幅と再生された信号の非常に高いオン／オフ比率に注意してください。ただし SOAs が、どのように重要な雑音を出力に加えたかのか留意することを忘れないでください。
また PICWAVE は、半導体装置内に存在しているノイズ源のために総合的なモデルを含みます。キャリヤー変動、強度雑音、位相ノイズ等が含まれています。
Example 2: Modelling a large ring resonator
PICWAVE は、直径 100’s um のリング共振器を簡単にそして効率的にモデル化できます。アルゴリズムは、例えばこのアプリケーションによる FDTD より効率的な規模の順序です。50MHz の波長分解能と 50nm のスペクトル領域の範囲まで、3倍の直径 200um のリング共振器を2,3分で計算しています。
下記の図に示される結果は、直径 60um リング共鳴器の例を示します; PICWave は数秒で結果を出すことがでます。しかし一方で、FDTD は14時間必要になります。
計算時間の差は、大きなリング共鳴器よりさらに大きいです。
PICWAVE は大きな時間ステップを使用することができるという理由があります。そして、1GHz より細かいスペクトラル分解能を与えることができます。実際に MHz 分解能は達成できます。この種類の分解能は、大きなリング共鳴器の場合にはとても重要です。
PICWAVE によって得られた精度は、FDTD によって得られたものより優れているということを意味します。グラフからも分かるように、PICWave の結果は理論的な解答と一致し、数秒で計算できました。
