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其他光電器件舉例 研討會信息主題：Ansys Lumerical 的光電器件仿真時間：2023年7月17日（15：00-16：00）地點：騰訊會議（317-470-702）主辦方：武漢宇熠科技有限公司如您對本次研討會有興趣，可掃描下方二維碼報名（名額有限，額滿即止。）

有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件，還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統，可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。

將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。工作流概述光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。

將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。工作流概述光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。

單行載流子（uni-traveling carrier，UTC）光電探測器（PD）由InP/InGaAs制成，其通過漸變耦合的方式與硅波導相連。在本次仿真中，FDTD模塊將分析光電探測器的光學響應，CHARGE模塊將分析器件的電學特性。

背景 光電探測器的主要作用是將光信號轉換為電信號，以解碼出加載到光信道上編碼的信息。因此我們可以使用Lumerical的光學和電學求解器對此類器件進行精確模擬和優化。首先采用時域有限差分（FDTD）方法模擬了光電探測器的光學特性，計算光學吸收功率可以得出電子-空穴對的局部產生率。然后，將光學仿真求得的電子空穴對產生速率導入電學仿真（CHARGE）中用于求解的連續性方程。

揭示單靠實驗方法可能無法推斷出的行為 在Ansys Lumerical FDTD先進3D電磁FDTD仿真軟件中，分別對具有（a）大型電接觸和（b）小型電接觸的垂直光電探測器中的2D橫向電場分布進行仿真Ansys提供了以下用于光電器件仿真的工具：Ansys Lumerical軟件：Lumerical軟件專注于光電器件的微納光子行為仿真

將分享通過優化封裝設計，并通過光電鏈路系統仿真，優化光電系統以滿足系統指標。

</strong>作為聚焦硅光芯片、PIC 設計與光電子系統仿真的行業活動，本次研討會將匯聚來自產業界與學術界的專家及資深用戶，圍繞光電芯片與系統的設計仿真，分享最新趨勢洞察與仿真實踐經驗。</p><p>作為光子仿真領域的行業標桿，Ansys 提供覆蓋器件、光子集成電路（PIC）到系統級的完整解決方案，通過多物理場協同與組件-系統級無縫銜接，助力企業實現從設計到制造的全流程優化。

光電作為物理類專業課程中極為重要的一部分，其教學內容一直受到各個高校的重視。結合目前許多學生對實驗開展的痛難點，將軟件仿真引入實驗當中，通過軟件的可視化處理有效直觀的展示光電仿真的流程，與實驗數據結合，使得文章內容具有說服力、預見性和新穎性。

結合目前許多學生對實驗開展的痛難點，將COMSOL仿真引入實驗當中，通過軟件的可視化處理有效直觀的展示光電仿真的流程，與實驗數據結合，使得文章內容具有說服力、預見性和新穎性。

隨著硅光、光模塊以及新型光電器件的設計復雜度持續提升，傳統依賴經驗與試錯的開發模式已難以滿足效率與性能的雙重要求。 以仿真為核心的設計流程，正成為縮短開發周期、降低試錯成本，并提升產品可靠性的關鍵。

電等效模型調制器和光電探測器等光電元件的負載效應可以通過等效電路建模。這些電路通常由電阻、電容、電感和二極管等基本電子元件組成。這些元件的數值可以通過仿真計算得出，也可以從實驗測量中提取。在本工作流程中，調制器和光電探測器使用相對簡單的等效電路來表示這些器件的電阻和電容。根據器件設計的具體細節，可以使用包含其他寄生電效應的更詳細的等效電路。

信號接收端采用PIN二極管進行光電轉換，采用Low pass Bessel filter進行濾波處理，為了觀察系統的運行狀態，用觀測儀器進行信號的分析與評價。器件參數設置如下：波長為1552.52nm，偏置電流200mA。信號調制速率為10Gbit/s。通過光譜儀觀測，輸出光譜在1552.52nm波長處具有較窄的線寬，與較高的輸出光信號功率。

本期我們將開始一個新的系列專題——有源光子器件的設計與仿真，涉及到調制器、探測器、激光器在內的眾多有源器件。我們將以Ansys Lumerical上的案例為基礎，從基本的硅光調制器開始，介紹調制器的基本原理、性能指標、常見結構、設計流程、建模仿真等步驟，使用Ansys Lumerical CHARG、HEAT以及INTERCONNECT等軟件，最終完成單個光子器件到光子集成電路的仿真設計。

光電導太赫茲天線是一種最早出現的人工太赫茲發射器件又叫光電導開關。太赫茲光電導天線一般采用GaAs等半導體化合物晶體作為基底材料,以Au/Ni等金屬作為電極鍍在基底材料上,電極兩端加上一定的電壓形成偏置電場。

第一，硅基器件逐步取代分立元器件，即用硅把光通信底層器件做出來，達到工藝的標準化；第二，集成技術從耦合集成向單片集成演進，實現部分集成，再把這些器件像樂高積木一樣，通過不同器件的組合，集成不同的芯片；第三，光電一體技術融合，實現光電全集成化。把光和電都集成起來，實現更加復雜的功能。 目前硅光技術已經發展到了第二個階段。

基于Ansys Lumerical進行無源、有源器件的多類型仿真，覆蓋功率分束器、濾波器等無源光子器件，適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系，以及微環調制器、垂直光電探測器等有源光子器件，以及CPO中涉及到的光學I/O口等問題。

在硅光芯片設計中，器件級仿真（FDTD、MODE、DEVICE）能提供精確的光電響應，但計算量大，無法直接用于包含數十甚至上百個元件的鏈路仿真。緊湊模型（Compact Model）通過數學函數或等效電路近似器件行為，在保證精度的同時大幅提升仿真速度。Lumerical的CML Compiler正是實現這一轉換的橋梁。

Ansys Lumerical Charge CHARGE 基于有限元漂移- 擴散方法，能為設計師對有源光子和光電半導體器件中的電荷傳輸提供正確的工具進行綜合全面的仿真。CHARGE 可自洽求解描述靜電勢 (泊松方程) 和自由載流子密度(漂移- 擴散方程) 的方程組。