ソリューション | フォトニクス

光通信・光トランシーバの設計ワークフロー

受信端で閉じるアイは、変調器の非線形性、電極の速度整合、チャネル間のクロストーク、実装の寄生、受光の雑音が積み重なった結果です。素子の物理をリンクの指標まで運び、ばらつきの下でも開いていることを示す必要があります。

設計課題

素子の物理を、アイ開口まで運ぶ

変調器を一つ変えたときに何が起きるかは、デバイス特性のグラフではなくアイ開口や消光比、BERで答える必要があります。その因果は電気と光と熱と実装にまたがっていて、どれか一つだけを精密にしても答えは出ません。素子から回路へ、回路から統計解析へ、一続きにしておくことがこの分野の設計環境の条件になります。

要件 | リンク指標での判断素子の変更を、アイ開口、消光比、Q値、BERとして再表現できること
要件 | 電気系を含む検証ドライバ、増幅器、等化器を光回路と同じ場で扱えること
要件 | 量産のマージンコーナー解析とモンテカルロのもとで、アイが残ることを示せること

設計・シミュレーションワークフロー

素子の特性から、リンクの合否まで

01

リンク構成とチャネル計画

変調方式とチャネル数を決め、支配的な劣化要因を切り分ける。

02

変調器の特性抽出

バイアスごとの屈折率と損失の変化、電極の高周波特性を求める。

03

受動・合分波の設計

結合器、リングフィルタ、アレイ導波路回折格子をモデル化する。

04

受光素子の解析

光吸収から生成レートを求め、応答度と暗電流、帯域を計算する。

05

電気・光回路の協調検証

送受信全体を組み、アイ、BER、消光比、ジッタを評価する。

06

歩留まりと実装の検証

コーナー解析とモンテカルロ、実装の寄生を含めて再検証する。

工程はプロジェクトにより異なります。既存のトランシーバ設計の一部だけを対象とすることもできます。

関連製品

各工程で使用する製品

製品ごとの機能と対応範囲は、それぞれの製品ページに記載しています。

Lumerical MODE

受動素子と合分波の設計を担います。FDEとvarFDTDで、結合器やアレイ導波路回折格子を解きます。

対応工程 / 03

Lumerical FDTD

グレーティングカプラと受光素子の厳密解析を担います。三次元FDTDで、結合効率と光吸収分布を求めます。

対応工程 / 03-04

Lumerical マルチフィジックス

変調器と受光器の電気特性を担います。CHARGEで屈折率変化と応答度、帯域を求め、必要に応じてHEATを併用します。

対応工程 / 02、04

Lumerical INTERCONNECT

リンクの評価と歩留まり検証を担います。送受信全体を組み、アイ開口、BER、消光比、ジッタとコーナー解析を扱います。

対応工程 / 05-06

Lumerical CML Compiler

コンパクトモデルの生成を担います。抽出した素子特性を、リンク解析で使えるモデルライブラリとして整備します。

対応工程 / 02-04

ファウンドリ・製造

設計データを製造につなぐ

送受信チップのレイアウトが固まった段階で、マルチプロジェクトウェハ(MPW)または専用ランによる試作に進みます。守るべき制約は対象プラットフォームと実装形態によって変わるため、設計データの受け渡し条件とあわせて確認します。

試作・製造の可否と形態は、対象プラットフォームとプロセス条件をもとに個別に判断します。

変調方式と目標のリンク仕様から、ご相談ください

設計の現在地(対象の変調方式とチャネル数、既存モデルの有無、実装の段階)をお知らせいただければ、適切な進め方をご提案します。