Компактна модель (PIC)

Компактна модель — спрощений, математичний опис поведінки одного фотонного компонента (наприклад, модулятора чи кільця), що дозволяє швидко симулювати всю схему без повторення повної хвильової симуляції.

Компактна модель проти фізичної схеми (PIC)

Варто відрізняти компактну модель від самої інтегральної схеми. Фотонна інтегральна схема (PIC) — це фізичний, відчутний чип — хвилеводи, з’єднувачі та модулятори, створені в напівпровідниковому субстраті. Компактна модель — це її математичний еквівалент: набір рівнянь і параметрів розсіювання (S-параметрів), що описують поведінку цих компонентів у програмному забезпеченні симуляції. Іншими словами — PIC є апаратним забезпеченням і кінцевою метою виробництва, а компактна модель — його обчислювальним «двійником», що дозволяє перевірити роботу чипа на комп’ютері, перш ніж проєкт потрапить на фабрику. Модель водночас спрощує складну оптичну фізику до швидких формул, тому симуляція великої схеми триває хвилини, а не дні.

Як створюється компактна модель?

Кожен фотонний компонент — хвилевід, з’єднувач, модулятор — спочатку точно симулюється хвильовими методами (FDTD, BPM), це дає його характеристику у формі параметрів розсіювання (S-параметрів) чи таблиць передавання. Ця характеристика стає «чорним ящиком» — компактною моделлю — яку можна блискавично поєднати з іншими компонентами в симуляції всієї схеми.

Застосування

Компактні моделі — необхідний зв’язок між симуляцією на рівні компонента та симуляцією всієї фотонної інтегральної схеми чи системи передавання — вони дозволяють перевірити роботу повного PIC за прийнятний обчислювальний час, а не дні повної хвильової симуляції.

Пов’язані терміни

PIC (фотонна інтегральна схема)

FDTD

PDK