PIC — fotoniskā integrētā shēma: pamati

PIC (Photonic Integrated Circuit) to fotoniczny odpowiednik układu scalonego — na jednym podłożu integruje elementy odpowiedzialne za prowadzenie, dzielenie, łączenie, modulowanie, filtrowanie i detekcję światła, zamiast tranzystorów i połączeń elektrycznych.

Zwykle nie jest to rozsądne obliczeniowo. Projektowanie PIC jest hierarchiczne: pojedynczy element analizuje się szczegółowo (np. OptiFDTD), a jego charakterystykę wykorzystuje się jako model wyższego poziomu w symulacji obwodu i systemu.

OptiMode odpowiada na pytanie, jakie rozwiązania modowe ma dana struktura falowodowa (rozkład pola, efektywny współczynnik załamania). OptiBPM analizuje, jak pole propaguje się przez zaprojektowaną strukturę. To nie są dwa programy do tego samego problemu.

OptiOmega łączy przyspieszany na GPU solver FDTD z solverem modowym, oferuje m.in. automatyczne wykrywanie portów i eksport parametrów S, a jego wyniki (effective index, parametry S) mogą trafić do OptiSPICE i OptiSystem.

Parametry S (scattering parameters) pozwalają opisać szczegółowo zasymulowany element jako blok portowy w większym układzie. Optiwave wskazuje import plików z parametrami S, w tym w formacie Touchstone, do OptiSystem; dane mogą pochodzić z OptiBPM, OptiFDTD lub narzędzi zewnętrznych.

Wtedy, gdy problem znajduje się poza samym chipem — w klasycznej optyce, soczewkach, geometrii 3D lub analizie stray light. OSLO to projektowanie układów soczewkowych i ray tracing sekwencyjny, a TracePro — złożone modele 3D i ray tracing niesekwencyjny.

To źle postawione pytanie. Lepsze brzmi: jaki poziom fizyki chcę teraz zamodelować? Mody → OptiMode, propagacja → OptiBPM, szczegółowa analiza EM → OptiFDTD/OptiOmega, optyka + elektronika → OptiSPICE, cały tor → OptiSystem, optyka klasyczna wokół chipa → OSLO/TracePro.