选择电路语言在PIC中模拟光子学的陷阱

传统上，使用电子设计自动化 （EDA） 工具的光纤系统的芯片设计人员经常需要一种方法在与电子设备相同的设计环境中对光子组件进行建模。示例包括使用电驱动器电路对激光器或调制器进行建模，或使用光电探测器对跨阻放大器（TIA）和接收器电子器件进行建模。这些设计主要侧重于优化电子产品。由于电子元件数量通常比光子元件数量高几个数量级，因此使用SPICE或Verilog-A通过电等效电路表示对一些光子元件进行建模通常就足够了。毫不奇怪，当光子集成电路（PIC）获得动力时，早期的电光协同设计方法仍在继续。然而，需要问的问题是：这是在PIC中模拟光子学的正确方法吗？

光信号与电信号

如图1所示，电信号和光信号之间存在根本差异。电信号描述RF域中的电流和电压，是实值基带信号。基带信号在直流附近具有非零频谱内容，并且是低通信号。

另一方面，光信号是具有复值包络的分析窄带信号;即，具有实部和虚部的复数，描述光载波的幅度和相位调制。在电信号中表示光子信号的所有属性需要诉诸不自然、低效且可能不准确的模型。

图 1：光信号、光子模型和光子分析基本上来自电路仿真

PIC中的光子元件

与电气元件不同，PIC中光子元件的行为通常与偏振和波长有关。性能估计值与电路中光反射和谐振的存在、光串扰（通道间和通道内串扰、偏振串扰）、光相位和强度噪声、色散（色度和偏振）以及光子器件的非线性物理场密切相关。

审核编辑：郭婷