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利用RSoft将波导组件嵌入光通讯系统

苏东榆,Cybernet Taiwan,应用工程师


在光通讯系统中,针对各组件特性的设计主导着系统的整体表现。在常见的设计流程中,符合IEEE法规的组件是嵌入光通讯系统的首要选择。然而,一般的光通讯设计软件无法将组件等级的仿真嵌入系统仿真中,仅能藉由相关参数的汇入进行整体系统性能的仿真与分析。

RSoft整合光波导组件设计工具BeamPROP与光通讯系统仿真工具OptSim/ModeSYS,利用在ModeSYS中嵌入BeamPROP仿真引擎,直接呼叫BeamPROP仿真不同结构、材料与入射光条件下的光波导性能,进而将组件性能参数直接带入ModeSYS中,进行后续光电讯号处理与分析,达到组件等级的光通讯系统仿真。

与以往的参数整合方式之差异在于,将BeamPROP仿真引擎嵌入光通讯系统中所带来的便利性与整合性,将可以使ModeSYS有能力处理不同的入射光条件,例如波长与偏振。随着入射光的条件不同,ModeSYS会将该信息导入BeamPROP计算条件中,呼叫该计算引擎藉由BPM算法直接计算并导出参数,进而得到最准确的模拟结果。

在本文中,将会介绍如何将BeamPROP嵌入一个基本的四频WDM系统,进而仿真出具有组件设计等级的系统式仿真。REF _Ref415043764 \h图1是在ModeSYS中所设计的WDM系统,其中相关的设计包含:定义PRBS讯号源后,将逻辑讯号转换为电讯号,输入直调雷射(Direct Modulated Laser)产生光讯号。四组不同波长的直调雷射利用MUX组件汇整后,再藉由呼叫BeamPROP计算引擎,利用BPM算法计算设计的分光组件进行分光,而后分析其光讯号。

图一

     

在执行模拟之前,BeamPROP所设计的分光组件之结构设计必须被仔细地确认是否符合需求。用户必须在RSoft CAD接口下,藉由BeamPROP初步设计且仿真其组件相关特性,确认结构、尺寸与材料设定皆符合组件之设计目标后,再嵌入系统仿真工具中。REF _Ref415044267 \h \* MERGEFORMAT图 2是在RSoft CAD所显示的分光组件,是主要由硅线制程所设计的分光组件。藉由BeamPROP的计算,不同波长的入射光源将会产生不同能量比例与光场模态分布。

图二


在执行仿真后,各频道的光(不同的波长)将被分光至不同的分析窗口中,进行讯号强弱与质量的分析。REF _Ref415045344 \h \* MERGEFORMAT图 3是四个不同频道的光讯号分析,其中可以看出各频道之讯杂比差异高达20dB,显示其分光效果优异。除此之外,在ModeSYS中更可以藉由扫描参数(SCAN)的功能,调整分光组件的相关参数,整合组件端的设计参数与系统端的性能分析,进行完整地敏感度分析。藉由此整合分析的功能,用户可以更直观地依照整体光通讯系统的讯号质量,调整与设计组件端的参数,节省大量的设计与分析时间。

 

 图三

 

 关于 Synopsys OSG
Synopsys 公司为全球知名IP半导体设计、验证与制造大厂,于2010年10月并购Optical Research Associates公司之后正式跨足光学设计领域,成立光学解决方案部继续光学产品CODE V / LightTools以及RSoft的开发作业。
 
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