以色列Star Photonics（STP）的集成光学模拟软件Circuits King™，DOCTOR MODES™、LORD PICS™

以色列Star Photonics（STP）是一家集成光学模拟软件开发公司。专注于硅光子学软件平台的集成光学和微电子领域。他们的集成光学模拟软件包括仿真软件Circuits King™，DOCTOR MODES™，LORD PICS™，测量软件MeSI™和图形软件Master Graph™。软件对标Lumerical，可以提供及时模拟，将分析工具和数据分析集成于一体。用户界面简单明了，专门为客户使用而精心设计，无需特地进行培训就可以快速上手。

Star Photonics提供Asteria软件包，用于使用分析方法模拟集成光学构建块，如波导模式、定向耦合器、MZI、环形谐振器等。对于波导模式的解，支持的方法有：平面板（Maxwell）、阴影区（Marcatili）、有效折射率法、圆（Maxwell）和采用伽辽金法的精确解。精确解求解任何类型的波导横截面，是一个全矢量3D解析解（基于矩阵）。

目前，定向耦合器是使用Doctor Modes™获得的数据结合Supermodes理论来解决的。耦合器的平行和弯曲部分都可以单独考虑和分析。电路使用稳态模型进行分析，可以包括波导和耦合器的色散。

该软件包还支持通过光学互连模块Circuits King™对大规模光子集成电路阵列进行模拟。总线、光耦合器、谐振器、光源、光传感器和通过脚本执行光处理的全局设备等组件可以在布局中设计和集成，以形成许多应用中所需的小型和大型网络。各种应用包括深度学习（训练）网络、光学编程（O-FPGA）和信号处理、波束成形阵列和WDM架构。这些可以在人工智能系统、数据中心和光学处理中找到。通过电极对总线或耦合器单元的热光和电光效应的影响也可以完全模拟。

以下是Star Photonics的集成光学模拟软件，测量软件的主要优势和特点，可以与进行Lumerical对比。

芯片级非线性光学软件主要优势：

   即时模拟（分析解决方案——不再进行繁琐的FDTD/FEM模拟！！！）。

   分析工具集成（优化和灵敏度分析）。

   数据分析集成（内置数据分析工具）。

   简单、图形化和专门设计的用户界面——无需培训。

主要特点：

   分析工具可用于检查和映射结构相对于其他结构变化的属性。

   可以观察、模拟和分析材料色散、温度和掺杂变化等影响（硅光子学软件SOI平台、铌酸锂钛平台和氧化硅（光纤）平台）。新材料及其分散体可以手动添加（通过材料管理器工具）。

   拟合工具可用于尝试各种拟合并获得显式方程。

   代数工具可以在拟合的对象上执行基本运算，如导数和积分方程式。结果可以绘制在主图中。

   电光效应可以完全模拟：

1） 掺杂波导的特定区域。这相当于其中存在带电载流子由于PN/PIN二极管或MOS电容器等结构施加的电压而导致的区域。

2） 施加在电极上的电压，例如在基于调制器的调制器中很常见环形谐振器或MZI。

3） 由于施加电压引起的带电载流子的存在，损耗增加。

   数据分析工具可用于识别1D/2D和3D图形中的感兴趣区域，特别是当图形包含许多样本时。

   可以全面检查耦合器随光谱、温度和施加电压变化的行为。

   支持实用的波导横截面，例如具有横向侧轮廓的梯形（Erfc，高斯）。

   可以对测量数据应用滤波器，以推断电路特性。

   电路输出可以连接到下一个电路输入（链式电路）。

   图形可以很容易地操作和细化（缩放、标记、基本分析等）。

   命令语法可用于进行一般计算、绘制和检查新图形、控制各种模块以及分析软件图形中的数据。

   图形、数据和设备结构可以放大、编辑和复制到剪贴板，也可以保存到文件（矢量化+可编辑），以便快速附加到文章、报告和文档中。

系统要求（最低）：

1GB内存，1GB磁盘空间，Microsoft Windows x64（Windows XP至11）

仿真软件Circuits King™：

Circuits King™是一款光互连模拟仿真软件。总线、光耦合器、谐振器、光源和探测器等组件可以集成在布局中，形成许多应用所需的大型网络，例如深度学习（训练网络）、光学编程和处理、波束成形阵列（相位/TTD阵列天线）、传感器、片上系统和WDM（调制器、开关）阵列。通过在总线和耦合器单元上的电极上施加电压，可以模拟热光、电光和相变效应。

主要特点：

波导级光学器件软件系列中的构建模块：

1. 总线                 2. 谐振器                    3. 单通道设备

4. 光耦合器          5. 光源（如激光，LED）

6. 光轴                 7. 光检查器（如光电二极管）

8. 信号发生器      8. Tx/Rx DSP                     9. 设备（处理）

对总线和耦合器的影响：

1. 热光电极          2. 电光电极（SiP中的等离子体色散效应）           3.相位电极（例如PCM）

平台：

1. SOI（硅光子学软件）            2. 铌酸锂             3.自定义（例如SiN，InP）

EM尺寸：

1. 波长          2. 波导模式          3. 偏振的模式

PDK支持

主要应用：

光学/信号处理阵列

深度学习网络(训练网络)

可编程光学阵列(O-FPGA，芯片上的实验室)

波束成形阵列(相控阵天线、TTD波束、激光雷达)

调制器/开关阵列(数据中心中的WDM)

微波光子学 w. 光学线路

传感器、生物和农业光子系统

仿真软件Doctor Modes™：

Doctor Modes™可以对单波导或并行波导(定向耦合器)结构进行分析。对于硅(SOI)、铌酸锂(LiNbO3)、二氧化硅(光纤)和定制平台(通过 MaterialManager)，可以考虑材料分散、温度和掺杂变化等影响。因此，材料的折射率n不一定是恒定的，而是可能取决于n(A，T，AN掺杂)。

通过使用解析方法来查找和排序支持波导模式，并显示有关它们的详细信息。这些方法包括:平面板(马克斯韦尔)，阴影区域(马尔卡蒂利)，有效指数方法，圆(马克斯韦尔)和应用伽辽金法的精确解。对于支持的模式，可以在1D、2D和3D中绘制空间中的场分量、功率和偏振分布。各种方法得出的结果可以在一个表格中进行比较。

内置的分析工具可用于检查波导的特定属性如何随其他参数的变化而变化。例如，当在10nm的步长下改变助波导的板厚时，可以检查肋波导中存在的模式数量。通过分析工具可以使用链接工具将一个参数的变化与另一个参数的变化联系起来例如，当减小间隙宽度时，增加平行导波导(DC)中间隙区域内的板厚，即链接H_gap和W_Gap。

主要特点：

1. 即时模拟(Galerkin 3D 全向)

2. 支持波导：板条，菱形，椭圆，圆，管状，三角形。

3. 单/双导轨分析工具

4. 分析工具（内置）

5. 装配工具+分析工具

6. 数据分析

7. 命令语法

仿真软件LORD PICS™：

Lord PICS™（光子集成电路）分析了集成光学系列的典型构建块元素，如：定向耦合器、环形/赛道谐振器、马赫曾德干涉仪和法布里-珀罗谐振器。使用众所周知的稳定稳态模型对电路进行分析。可以模拟链式电路，其中电路输出可以连接到下一个电路输入。

构成电路的波导特性通过传播模式的有效折射率n_eff表示。其光谱和效应，如材料色散、温度和掺杂变化，可以通过Doctor Modes™进行分析，并集成在电路的模拟中。还可以检查群指数n_g和群速度色散D。

谐振器的耦合器区域，即定向耦合器，可以是集总的，或者目前使用Doctor Modes™获得的数据结合模式转换理论（超模干涉）求解。因此，耦合器的色散和其他特性可以独立于电路进行分析。耦合器的平行和弯曲（弯曲）部分都可以单独考虑和检查。可以模拟耦合器上由热电极引起的温度或施加电压等效应，从而使耦合器可配置。

耦合器中的不对称性也得到了支持（例如，其中一个导轨比另一个导轨宽）。

电光模拟可以通过在与电路相关的电极上施加电压来进行。电极可以是PN/PIN二极管或MOS电容器的电极。在电极上施加电压后，由于带电载流子的存在，材料的折射率会发生变化。通过Doctor Modes™可以获得n_eff与n_Guide或∆N_Dope的依赖关系。以类似的方式，电极也可以用作与导模n_eff（T）具有温度关系的热光电极。

内置的分析工具可用于检查当其他参数变化时，电路的某个属性是如何变化的。例如，人们可能希望检查微环谐振器的Q因子，同时以2µm的步长改变其半径。

测量文件可以加载到Lord PICS™中，以便与理论进行比较。此外，可以对测量数据应用滤波器，以便软件能够推断电路特性，并在滤波后的数据上提供分析工具的使用。

主要特点：

1. 即时模拟（分析模型）

2. 支持电路：总路，环形，缺口，MZI，法布里-珀罗，环形-开合

3. 电光效应

4. 分散：全部（总线+耦合器）

5. 耦合器分析

6. 内部工具

测量软件MeSI™：

MeSI™提供了一个软件接口，用于控制参与测量的电气设备。在典型的电光测量中，激光被插入芯片并出射到光电探测器。同时，信号发生器和数字示波器驱动并表征芯片的电调制（可能需要额外的设备）。所有这些设备都可以由MeSI™操作，以便通过软件界面进行实验。

该软件提供了一个简单方便的界面，具有与Asteria©软件包相同的图形功能。保存的测量文件可以加载到Lord PICS™模块中，以便与理论进行比较（反之亦然）。通过GPIB、USB、串行/并行端口、局域网和火线建立与电气设备的连接。

在“加载/保存模式”下，可以对图形进行额外的操作，以便更容易地检查测量结果。

目前由软件控制的常见设备有：Agilent HP tunable laser (816xx family)，NetTest Yenista Tunics laser (BT family)，Oclaro OIF ITLA MSA laser (TL family)，Agilent HP photodetector (816xx family)和Agilent HP mainframe (816xx family)。

主要特点：

1. 进行测试&操作设备

2. 支持的接口：GPIB，USB，局域网，FireWire，串行/并行端口

3. 支持的仪器：激光器，探测器，大型主机

4. 内部工具

以上就是Star Photonics（STP）的仿真软件Circuits King™，DOCTOR MODES™，LORD PICS™和测量软件MeSI™，图形软件Master Graph™厂家目前还未更新，如果您需要图形软件Master Graph™或了解更多关于芯片级非线性光学软件的信息，请联系我们与厂家进行沟通咨询。我们的芯片级非线性光学软件解决方案能够满足您最复杂的研发需求。除了Lumerical以外，为您提供另一个光子学仿真模拟软件的选择。