光通信ソリューション

システムレベル解析

システムレベル解析の概要

複数の光デバイスや電子回路要素を組み合わせたシステム全体の性能を評価するソリューションです。各デバイスのシミュレーション結果を用いて、光通信システム全体を仮想的に再現します。フォトニクス解析や光学解析だけにとどまらず、時として光回路や電子回路のシミュレーションが必要になるほか、高周波電磁界解析ツール（Ansys HFSS など）を連動させて光と電気が混在する光電融合回路の挙動を考慮する必要があります。これらのシミュレーションを経ることで、個別部品単体ではなく送受信機やトランシーバ全体としての動作最適化や、ボトルネックの発見が容易になります。

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【光電融合】光電融合回路の解析

■ 光電融合とは？

同一基板上のチップ間や、さらには一つの半導体チップ内で光信号と電気信号を相互変換しながら通信を行う技術です。詳細はこちらをご覧ください。

■課題/背景

光と電気を分離した従来の解析方法では、光電融合回路のような複合的な回路を正確にモデル化することができず、統合的な解析ワークフローの構築が求められています。本事例では、光学解析・電気解析・回路解析の3ステップで光電融合回路の解析を行いました。

■解析の効果・結果

RF解析、フォトニクス解析の結果をシステムレベルの回路解析ツールに取り込むことで、高精度なシステム特性評価が可能になりました。
デバイス単体では見えない差異が明確に示され、設計精度の重要性が再認識できる結果となりました。

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【光トランシーバ】光トランシーバの回路の熱連成シミュレーション

■ 光トランシーバとは？

光トランシーバは、光送信器（レーザー）と受信器（フォトダイオード）を統合し、光信号と電気信号を相互に変換する通信モジュールです。データセンターや通信システムにおいて、光ファイバーとのインターフェースを担う中核部品として機能します。CPO（Co-Packaged Optics）や光電融合の文脈では、電子ICと物理的に近接配置され、低消費電力・低レイテンシかつ高帯域通信を実現する先進機器として注目されています。

■課題/背景

高速信号処理を担う電子ICは発熱が顕著で、温度上昇による光トランシーバ性能劣化（変調特性のずれやBER悪化）が問題になります。本事例では、PCB基板上の熱解析と、光トランシーバの回路解析を通して熱の影響を評価しました。

■解析の効果・結果

Ansys Icepakで熱解析を行い、Ansys Lumerical INTERCONNECTで回路の波形やBERを評価することで、温度による性能劣化の事前予測が可能となり、信頼性設計の精度が向上しました。
温度分布に合わせた適切な電圧チューニング（温度補償）により、波形品質・BERを改善できることがわかりました。

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