選擇電路語(yǔ)言在PIC中模擬光子學(xué)的陷阱

傳統(tǒng)上，使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 （EDA） 工具的光纖系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要一種方法在與電子設(shè)備相同的設(shè)計(jì)環(huán)境中對(duì)光子組件進(jìn)行建模。示例包括使用電驅(qū)動(dòng)器電路對(duì)激光器或調(diào)制器進(jìn)行建模，或使用光電探測(cè)器對(duì)跨阻放大器（TIA）和接收器電子器件進(jìn)行建模。這些設(shè)計(jì)主要側(cè)重于優(yōu)化電子產(chǎn)品。由于電子元件數(shù)量通常比光子元件數(shù)量高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此使用SPICE或Verilog-A通過(guò)電等效電路表示對(duì)一些光子元件進(jìn)行建模通常就足夠了。毫不奇怪，當(dāng)光子集成電路（PIC）獲得動(dòng)力時(shí)，早期的電光協(xié)同設(shè)計(jì)方法仍在繼續(xù)。然而，需要問(wèn)的問(wèn)題是：這是在PIC中模擬光子學(xué)的正確方法嗎？

光信號(hào)與電信號(hào)

如圖1所示，電信號(hào)和光信號(hào)之間存在根本差異。電信號(hào)描述RF域中的電流和電壓，是實(shí)值基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)在直流附近具有非零頻譜內(nèi)容，并且是低通信號(hào)。

另一方面，光信號(hào)是具有復(fù)值包絡(luò)的分析窄帶信號(hào);即，具有實(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)，描述光載波的幅度和相位調(diào)制。在電信號(hào)中表示光子信號(hào)的所有屬性需要訴諸不自然、低效且可能不準(zhǔn)確的模型。

圖 1：光信號(hào)、光子模型和光子分析基本上來(lái)自電路仿真

PIC中的光子元件

與電氣元件不同，PIC中光子元件的行為通常與偏振和波長(zhǎng)有關(guān)。性能估計(jì)值與電路中光反射和諧振的存在、光串?dāng)_（通道間和通道內(nèi)串?dāng)_、偏振串?dāng)_）、光相位和強(qiáng)度噪聲、色散（色度和偏振）以及光子器件的非線性物理場(chǎng)密切相關(guān)。

審核編輯：郭婷