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WDM_Phasarの特徴

WDM_Phasarは光フェーズド・アレイ回路の設計と解析を行なうソフトウェアです。PHASARはAWG(Arrayed-Waveguide Gratings)としても知られており、光マルチプレクサやルータで使用されています。AWG(Arrayed-Waveguide Gratings)の設計では、形状パラメータや材質パラメータに厳しい仕様が課されておりますが、解析ツールを導入することで、開発や設計の工程を短縮化し、製造コストを削減することができます。

WDM_Phasarでは、使いやすいユーザ インターフェース グラフィクス(GUI)を用意しており、AWGのテンプレートやウィザードを利用してモデルを作成できます。解析手法としては、ビーム伝搬法(BPM)、等価屈折率法(EIM)、S行列法(SMM)の数値計算ソルバが採用され、クロストーク レベル、挿入損失、チャネル スペーシングそしてバンド幅、チャネル間の非均一性といったデバイス性能の解析と最適化を行なうことができます。また、デバイスの性能を簡易的に評価するツールも用意しており、精度は高くないものの短い時間で結果を見積もることができます。

なお、WDM_Phasarは汎用設計パッケージOptiBPMと完全互換です。

ユーザ・インターフェース

AWGの複雑な幾何形状を容易にモデリングするためのウィザード機能を内蔵しています。予め用意されたテンプレートを用いてAWGのモデリングや編集ができます。また、カップラー部分に接合する導波路については、各チャンネルごとに独立して、その位置や等価屈折率、形状(線形テーパ、放物線テーパ、指数関数テーパ)を定義できます。

各種設定

  • フェーズド・アレイの端での光の位相と振幅をユーザが任意に設定できます。また、乱数を用いて位相誤差を与えることで、アレイの製造誤差の効果をモデル化することも出来ます。
  • フェーズド・アレイの曲げ導波路を光が伝わるときの、モードの歪みによる伝搬定数の変化を考慮しています。
  • 直線導波路と曲げ導波路にオフセットを導入することにより、モードの形状の不一致による接合部での損失を最小化できます。また、この自動最適オフセットを用いなかった場合は、曲げ損失と共に接合損失を見積もり、より精度のよい性能の評価を可能にします。

Export機能

入出力スター・カプラー部分をOptiBPMに渡しシミュレーション可能です。また、設計したAWGはDXF および GDSII形式 マスク・ファイルへイクスポートできます。

テンプレートのダイアログボックス
8チャンネルWDMのレイアウト   テーパ部の拡大表示

ソフトウェアの概要

  • 自動化された等価屈折率の計算
  • BPM および SMMアルゴリズムに基づいた先進的シミュレーション
  • クロストーク・レベル、曲げ損失、位相の次数、分散、FSR (自由スペクトラム範囲:free spectral range),非均一性( nonuniformity)チャンネル・スペーシング、出力チャンネル・バンド幅、回折損失などのような多くの性能パラメータのモニタリング
  • BPM 2Dモジュールにおける多重信号入力
  • WDMデバイス性能の影響による位相誤差の解析

BPM 2D プログラム

BPM 2D プログラム(レイアウトデザイナーとシミュレーション・エンジン)の完全なセットがWDM_Phasarパッケージに含まれています。多重信号入力により、位相誤差と信号エンベロープのデマルティプレクサへの影響の解析を可能にします。

2D および 3D グラフィックス表現

  • 多重グラフ(Multiple Graphs)
  • 4分割表示( Multi-Quadrant Display)
  • ソリッドモデル表示( Solid Model View)
  • トポグラフ表示(Topographic View)
  • 等高線表示(Contour Plots )
  • 高度色表示 Height Color Coding)
  • グロー・シェーディング(Gouraud Shading)
  • 断面表示とそのイクスポート(Cross-sectional Display and Export)
  • 画面の撮影(Screen Shots)

中心波長に対するスター・カプラー内の信号伝搬の実行時のグラフィカル表示 波長に関する関数としての出力チャンネル内のパワー(dB)

<シミュレーション・オプション>

曲げ損失(Bend loss)とクロストークのカリキュレータ

このツールはフェーズド・アレイあるいは入出力ポートに含まれる導波路のモード解析に 基づいています。曲げ損失は導波路の曲げの曲率半径と長さに関する関数として評価されます。クロストークの計算はモード・フィールドのパワー・オーバラップ積分を使って行われます。

パフォーマンス・カリキュレータ

クロストーク・レベル、曲げ損失、位相の次数、分散、チャンネル・スペーシング、出力チャンネル・バンド幅、回折損失などの多くの性能パラメータのモニタリングを解析前に行えます。

自動等価屈折率の計算

導波路の設計は2次元で行われるため、次元を下げるために等価屈折率を計算し、同時に導波路のモード解析も行います。クラッド領域の導波モードが存在しない場合は重み屈折率法を用います。また、フェーズドアレイ上の三角領域での等価屈折率の変更、モード屈折率の再定義、カップラーとフェーズド・アレイ付近の遷移領域のクラッドの屈折率の変更等も可能です。

先進的なシミュレーションアルゴリズム

BPM および SMM アルゴリズム(S行列法)に基づきシミュレーションを行ないます。BPMでシミュレーションすることにより、回折的な損失および曲げ損失、導波路間結合、およびその結果として生じる位相誤差を正確に解析できます。SMMはフェーズド・アレイ導波路がデカップルされる領域における解析を行います。

ポスト処理

プログラムのポスト処理オプションを使うと、クロストーク、挿入損失、チャンネル・スペーシングそしてバンド幅が簡単に得られます。
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