JP6385795B2 - Optical device simulation method - Google Patents

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Description

本発明は、光デバイスの特性を、電子回路シミュレータを用いてシミュレーションすることができるようにした、光デバイスシミュレーション方法に関するものである。
特に本発明は、入力される光信号の偏波状態に応じて応答が異なる光デバイスの特性を、電子回路シミュレータを用いてシミュレーションできるように工夫したものであり、偏波多重方式(Polarization Multiplexing)により変調された光信号を処理する光デバイスの特性をシミュレーションするのに適用して有用である。
The present invention relates to an optical device simulation method in which the characteristics of an optical device can be simulated using an electronic circuit simulator.
In particular, the present invention has been devised so that the characteristics of an optical device whose response varies depending on the polarization state of an input optical signal can be simulated using an electronic circuit simulator. Polarization Multiplexing The present invention is useful for simulating the characteristics of an optical device that processes an optical signal modulated by.

近年光通信において、電子回路と光回路を協調設計することで、各々の性能限界を打破する試みがなされている。電子回路と光回路の協調設計においては、設計の妥当性を検証するシミュレーション環境が必要となる。
そのため、集積密度の大きな電子回路シミュレータを母体とし、この電子回路シミュレータの中で光回路のシミュレーションを実現することで、協調設計の妥当性を検証するシミュレーション環境にしようとする研究が盛んに行われている。
In recent years, in optical communication, an attempt has been made to overcome each performance limit by co-designing an electronic circuit and an optical circuit. In the cooperative design of an electronic circuit and an optical circuit, a simulation environment that verifies the validity of the design is required.
For this reason, active research has been carried out to create a simulation environment that verifies the validity of collaborative design by using an electronic circuit simulator with a high integration density as the base and realizing optical circuit simulation in this electronic circuit simulator. ing.

光通信で用いられる光(光信号)は電磁波であるため、光信号の搬送波周波数において電子回路シミュレータを駆動すれば、光回路もシミュレーション可能になるとも思われる。しかし、光通信で用いられる搬送波周波数は数10〜数100THzと高く、通常の電子回路シミュレータでは取り扱うことができない。
仮に取り扱うことができたとしても、電子回路で取り扱う最高周波数は、光信号の変調周波数程度(数10GHz程度)であり、光信号の搬送波周波数とは3桁以上の差異があるため、膨大な計算機資源と計算時間を必要とする。このため現実的には、電子回路シミュレータを用いて光回路のシミュレーションをすることは、従来では非常に困難であった。
Since the light (optical signal) used in optical communication is an electromagnetic wave, it is considered that the optical circuit can be simulated by driving the electronic circuit simulator at the carrier frequency of the optical signal. However, the carrier frequency used in optical communication is as high as several tens to several hundreds THz, and cannot be handled by a normal electronic circuit simulator.
Even if it can be handled, the maximum frequency handled by the electronic circuit is about the modulation frequency of the optical signal (about several tens of GHz), and there is a difference of three digits or more from the carrier frequency of the optical signal. Requires resources and computation time. Therefore, in practice, it has been very difficult to simulate an optical circuit using an electronic circuit simulator.

そのため従来では、電子回路シミュレータを用いて光回路(光デバイス)をシミュレーションする際には、周波数が極めて高い搬送波周波数を考慮せず、しかもシミュレーションする対象光デバイスを光電気変換や電気光変換を伴う光デバイスに限定し、信号の変調周波数に対する応答のみをシミュレーションしてきた(非特許文献1参照)。   For this reason, conventionally, when an optical circuit (optical device) is simulated using an electronic circuit simulator, the target optical device to be simulated is accompanied by photoelectric conversion or electro-optical conversion without considering the extremely high carrier frequency. Only the response to the modulation frequency of the signal has been simulated for an optical device (see Non-Patent Document 1).

これに対し、電子回路シミュレータで光デバイスをシミュレーションするにあたり、光の搬送波周波数を低下させて疑似搬送波周波数にすることにより、現実的な計算機資源と計算時間でシミュレーションを可能とする手法が提案されている(非特許文献2参照)。
この手法では、予め搬送波周波数における光デバイスの応答特性を、測定または計算により取得し、疑似搬送波周波数における光デバイスの応答特性と対応させておく。そして
電子回路シミュレータにおいては、疑似搬送波周波数における応答特性となっている光デバイスモデルを、疑似搬送波周波数において駆動して、光デバイスのシミュレーションを実現している。この手法(非特許文献2の手法)は前述の非特許文献1の手法とは異なり、光デバイスの変調周波数に対する応答と搬送波周波数に対する応答をシミュレートできる。
In contrast, when simulating an optical device with an electronic circuit simulator, a method has been proposed that enables simulation with realistic computer resources and calculation time by reducing the optical carrier frequency to a pseudo carrier frequency. (See Non-Patent Document 2).
In this method, the response characteristic of the optical device at the carrier frequency is obtained in advance by measurement or calculation, and is made to correspond to the response characteristic of the optical device at the pseudo carrier frequency. In the electronic circuit simulator, the optical device model having response characteristics at the pseudo carrier frequency is driven at the pseudo carrier frequency to realize the simulation of the optical device. This method (the method of Non-Patent Document 2) is different from the method of Non-Patent Document 1 described above, and can simulate the response to the modulation frequency and the response to the carrier frequency of the optical device.

ここで非特許文献2に示されている技術の概要を、図7,図8及び図9を参照して説明する。
図7(a)に示す被変調波である光信号Lは、光搬送波信号Cを光変調信号Mにより変調したものである。光信号Lの周波数は、光搬送波信号Cの搬送波周波数F1(数10〜数100THz)に光変調信号Mの変調周波数F2(数10GHz程度)を重畳したものになっている。
Here, an outline of the technique disclosed in Non-Patent Document 2 will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9.
An optical signal L that is a modulated wave shown in FIG. 7A is obtained by modulating the optical carrier signal C with the optical modulation signal M. The frequency of the optical signal L is obtained by superimposing the modulation frequency F2 (about several tens GHz) of the optical modulation signal M on the carrier frequency F1 (several tens to several hundreds THz) of the optical carrier signal C.

ある光デバイスは、図8(a)に示すような、搬送波周波数における応答特性(応答関数)を持っている。
このような光デバイスの特性を電子回路シミュレータによりシミュレーションするために、搬送波周波数F1の代わりに、変調周波数F2の概ね10倍程度の比較的低い疑似搬送波周波数F3を採用する。そして、搬送波周波数F1における光デバイスの応答特性(図8(a))による入出力特性と同等な入出力特性が疑似搬送波周波数F2においても得られるように応答特定を設定した、疑似搬送波周波数F3における光デバイスの応答特性(図8(b))を設定する。
Some optical devices have a response characteristic (response function) at a carrier frequency as shown in FIG.
In order to simulate the characteristics of such an optical device with an electronic circuit simulator, a relatively low pseudo carrier frequency F3, which is approximately 10 times the modulation frequency F2, is employed instead of the carrier frequency F1. Then, in the pseudo carrier frequency F3, the response specification is set so that the input / output characteristics equivalent to the input / output characteristics of the optical device at the carrier frequency F1 (FIG. 8A) can be obtained also in the pseudo carrier frequency F2. The response characteristic of the optical device (FIG. 8B) is set.

電子回路シミュレータでは、図9に示すように、搬送波周波数変換ステップS1と光デバイスシミュレーションステップS2を設定している。なお、電子回路シミュレータは、ハードウェア資源とこれを制御するプログラムにより実現している。   In the electronic circuit simulator, a carrier frequency conversion step S1 and an optical device simulation step S2 are set as shown in FIG. The electronic circuit simulator is realized by hardware resources and a program for controlling the hardware resources.

搬送波周波数変換ステップS1では、ミキサモデル1により、疑似搬送波周波数F3を持つ疑似光搬送波信号Cfと、変調周波数F2を持つ光変調信号Mを乗算することにより、疑似光信号Lfを出力する。疑似光信号Lfの周波数は、疑似搬送波周波数F3(ベースバンドから数100GHz)に変調周波数F2を重畳したものになっている。   In the carrier frequency conversion step S1, the pseudo optical signal Lf is output by multiplying the pseudo optical carrier signal Cf having the pseudo carrier frequency F3 by the mixer model 1 and the optical modulation signal M having the modulation frequency F2. The frequency of the pseudo optical signal Lf is obtained by superimposing the modulation frequency F2 on the pseudo carrier frequency F3 (from baseband to several hundred GHz).

光デバイスシミュレーションステップS2には、光デバイスモデル2が設定されている。この光デバイスモデル2は、図8(b)に示す、疑似搬送波周波数F3における光デバイスの応答特性を有している。そして、疑似光信号Lfを光デバイスモデル2に入力することにより、光出力信号Rが出力される。光出力信号Rの応答特性は、光信号Lを、図8(a)に示すような搬送波周波数に対する応答特性(応答関数)を持っている光デバイスに入力したときの応答特性に対応したものとなっている。
したがって光出力信号Rの特性を調べることにより、光デバイスの特性をシミュレーションすることができる。
The optical device model 2 is set in the optical device simulation step S2. This optical device model 2 has the response characteristics of the optical device at the pseudo carrier frequency F3 shown in FIG. 8B. Then, by inputting the pseudo optical signal Lf to the optical device model 2, the optical output signal R is output. The response characteristic of the optical output signal R corresponds to the response characteristic when the optical signal L is input to an optical device having a response characteristic (response function) with respect to the carrier frequency as shown in FIG. It has become.
Therefore, by examining the characteristics of the optical output signal R, the characteristics of the optical device can be simulated.

図7(a)は光信号Lを示しており、図7(b)は図8(b)と同じく疑似搬送波周波数F3における光デバイスの応答特性を示しており、図7(c)は電子回路シミュレータにおいて光デバイスモデル2から出力される光出力信号Rを示している。   7A shows the optical signal L, FIG. 7B shows the response characteristic of the optical device at the pseudo carrier frequency F3 as in FIG. 8B, and FIG. 7C shows the electronic circuit. An optical output signal R output from the optical device model 2 in the simulator is shown.

J.-W. Shi, et al., "Dynamic Analysis of a Si/SiGe-Based Impact Ionization Avalanche Transit Time Photodiode With an Ultrahigh Gain-Bandwidth Product " , IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 30, NO. 11, p.1164-1166, 2009J.-W. Shi, et al., "Dynamic Analysis of a Si / SiGe-Based Impact Ionization Avalanche Transit Time Photodiode With an Ultrahigh Gain-Bandwidth Product", IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 30, NO. 11, p .1164-1166, 2009 武田浩太郎、外3名、「シリコンフォトニクス波長フィルタ回路の等価回路モデルの検証」、2014年電子情報通信学会エレクトロニクスソサエティ大会 エレクトロニクス講演論文集1、2014年9月23日〜26日、p.217Kotaro Takeda and three others, “Verification of equivalent circuit model of silicon photonics wavelength filter circuit”, Electronics Society Conference 2014, IEICE Electronics Conference, September 23-26, 2014, p.217

一方で、近年の情報流通量の爆発的増大に対応するために、変調方式として、偏波多重方式が主流になっている。
偏波多重方式では、電磁波(光)には偏波状態の異なる2つの電磁波(垂直偏波の電磁波と、水平偏波の電磁波)が存在することに着目して、垂直偏波の電磁波と水平偏波の電磁波に個別に変調をかけている。
On the other hand, in order to cope with the explosive increase in the information distribution amount in recent years, the polarization multiplexing method has become the mainstream as a modulation method.
In the polarization multiplexing method, paying attention to the fact that there are two electromagnetic waves (vertically polarized electromagnetic waves and horizontally polarized electromagnetic waves) in electromagnetic waves (light), the vertically polarized electromagnetic waves and the horizontal polarized waves The polarized electromagnetic wave is individually modulated.

しかし、多くの光デバイスは、偏波状態が異なることによって応答が異なる。
例えば、ある光デバイスでは、図10に示すように、偏波状態が異なることによって応答特性が異なっている。
図10(a)に示す応答特性は、TE偏波の光信号が入力してTE偏波の光出力信号が出力される応答特性であり、図10(b)に示す応答特性は、TM偏波の光信号が入力してTM偏波の光出力信号が出力される応答特性であり、図10(c)に示す応答特性は、TE偏波の光信号が入力してTM偏波の光出力信号が出力される応答特性であり、図10(d)に示す応答特性は、TM偏波の光信号が入力してTE偏波の光出力信号が出力される応答特性である。
However, many optical devices have different responses due to different polarization states.
For example, in an optical device, as shown in FIG. 10, the response characteristics differ depending on the polarization state.
The response characteristic shown in FIG. 10A is a response characteristic in which a TE-polarized optical signal is input and a TE-polarized optical output signal is output, and the response characteristic shown in FIG. 10 (c) is a response characteristic in which a wave optical signal is input and a TM polarized light output signal is output. The response characteristic shown in FIG. The response characteristic shown in FIG. 10D is a response characteristic in which a TM-polarized optical signal is input and a TE-polarized optical output signal is output.

上記のように、偏波状態が異なることによって応答が異なる光デバイスでは、シミュレーションをする際に、偏波状態を考慮することが必要不可欠になってくる。   As described above, in an optical device having different responses due to different polarization states, it is indispensable to consider the polarization state when simulating.

しかし、非特許文献1に示す手法のみならず非特許文献2に示す手法も、光デバイスの個々の偏波状態に対する応答をシミュレートすることは想定していない。   However, not only the method shown in Non-Patent Document 1 but also the method shown in Non-Patent Document 2 does not assume that the response of the optical device to each polarization state is simulated.

このように非特許文献2の技術では、偏波状態に対する応答の区別はつけていなかったため、偏波は常に固定されており、変化しないものとして扱ってきた。
したがって仮に、図10(a),(b),(c),(d)に示すように偏波状態が異なることによって応答特性が異なる光デバイスのシミュレーションを、非特許文献2の技術を用いて行おうとした場合には、図10(a),(b),(c),(d)の応答特性のうちの任意の1つを選び、この選んだ応答特性を、図9の光デバイスモデル2の応答特性として設定して、シミュレーションを行わざるを得なかった。つまり個々の偏波状態に応じたシミュレーションをすることができなかった。
Thus, in the technique of Non-Patent Document 2, since the response to the polarization state is not distinguished, the polarization is always fixed and has been treated as not changing.
Therefore, as shown in FIGS. 10A, 10 </ b> B, 10 </ b> C, and 10 </ b> D, simulation of an optical device having different response characteristics due to different polarization states is performed using the technique of Non-Patent Document 2. When an attempt is made, any one of the response characteristics shown in FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D is selected, and the selected response characteristic is selected as the optical device model shown in FIG. It was necessary to set a response characteristic of 2 and perform a simulation. In other words, it was not possible to perform a simulation according to each polarization state.

本発明は、上記実情に鑑み、電子回路シミュレータを用いて光デバイスをシミュレーションするにあたり、現実的な計算機資源により現実的な計算時間内で、搬送波周波数及び偏波状態の違いを考慮しつつ光デバイスの応答特性を得ることができる、光デバイスシミュレーション方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention considers the difference between the carrier frequency and the polarization state within a realistic calculation time using a realistic computer resource when simulating an optical device using an electronic circuit simulator. It is an object of the present invention to provide an optical device simulation method capable of obtaining the response characteristics of

上記課題を解決する本発明は、
入力される偏波多重方式の光信号の偏波状態が異なる毎に応答特性が異なる光デバイスの特性を、コンピュータにより演算処理することにより、シミュレーションする光デバイスシミュレーション方法であって、
搬送波周波数変換ステップと、光信号分配ステップと、光デバイスシミュレーションステップと、合波ステップを有し、
前記搬送波周波数変換ステップは、
第1のミキサモデルと第2のミキサモデルを有しており、
前記第1のミキサモデルは、前記光信号の光搬送波信号の搬送波周波数よりも低い疑似搬送波周波数となっている疑似光搬送波信号と、TE偏波となっているTE光変調信号とを乗算することにより、TE偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記第2のミキサモデルは、前記疑似光搬送波信号と、TM偏波となっているTM光変調信号とを乗算することにより、TM偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記光信号分配ステップは、
第1のパワースプリッタモデルと第2のパワースプリッタモデルを有しており、
前記第1のパワースプリッタモデルは、TE偏波となっている前記疑似光信号を2分岐し、
前記第2のパワースプリッタモデルは、TM偏波となっている前記疑似光信号を2分岐し、
前記光デバイスシミュレーションステップは、
第1の光デバイス応答モデルと、第2の光デバイス応答モデルと、第3の光デバイス応答モデルと、第4の光デバイス応答モデルからなる光デバイスモデルを有しており、
前記第1の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTE−TE応答特性を持っており、TE偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TE−TE応答特性に応じたTE偏波の光出力信号を出力し、
前記第2の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTM−TM応答特性を持っており、TM偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TM−TM応答特性に応じたTM偏波の光出力信号を出力し、
前記第3の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTE−TM応答特性を持っており、TE偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TE−TM応答特性に応じたTM偏波の光出力信号を出力し、
前記第4の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTM−TE応答特性を持っており、TM偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TM−TE応答特性に応じたTE偏波の光出力信号を出力し、
前記合波ステップは、
第1のカプラモデルと第2のカプラモデルを有しており、
前記第1のカプラモデルは、前記第1の光デバイス応答モデルから出力されるTE偏波の光出力信号と、前記第4の光デバイス応答モデルから出力されるTE偏波の光出力信号とを加えて、TE偏波の総合光出力信号を出力し、
前記第2のカプラモデルは、前記第2の光デバイス応答モデルから出力されるTM偏波の光出力信号と、前記第3の光デバイス応答モデルから出力されるTM偏波の光出力信号とを加えて、TM偏波の総合光出力信号を出力する、ことを特徴とする。
The present invention for solving the above problems
An optical device simulation method for simulating the characteristics of an optical device having different response characteristics every time the polarization state of an input polarization multiplexed optical signal is different by a computer,
A carrier frequency conversion step, an optical signal distribution step, an optical device simulation step, and a multiplexing step,
The carrier frequency conversion step includes
Having a first mixer model and a second mixer model;
The first mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal having a pseudo carrier frequency lower than the carrier frequency of the optical carrier signal of the optical signal by the TE optical modulation signal having TE polarization. To output a pseudo optical signal that is TE polarized,
The second mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal by a TM optical modulation signal that is TM polarized, and outputs a pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical signal distribution step includes:
Having a first power splitter model and a second power splitter model;
The first power splitter model bifurcates the pseudo optical signal that is TE polarized,
The second power splitter model bifurcates the pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical device simulation step includes
An optical device model comprising a first optical device response model, a second optical device response model, a third optical device response model, and a fourth optical device response model;
The first optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. A TE-TE in which a response characteristic is set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and a TE polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TE-polarized pseudo optical signal is inputted, and a TE-TE optical output signal corresponding to the TE-TE response characteristic is output,
The second optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized optical output is output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. TM-TM, which has a response characteristic set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and outputs a TM polarized light output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TM-polarized pseudo optical signal is input, and a TM-polarized optical output signal corresponding to the TM-TM response characteristic is output;
The third optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized optical output is output when a TE polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. A TE-TM in which a response characteristic is set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and a TM polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TE-polarized pseudo optical signal is input, and a TM-polarized optical output signal corresponding to the TE-TM response characteristic is output;
The fourth optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. TM-TE, which has a response characteristic set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and outputs a TE polarized light output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. It has a response characteristic, and the pseudo optical signal of TM polarization is input to output an optical output signal of TE polarization corresponding to the TM-TE response characteristic,
The combining step includes
Having a first coupler model and a second coupler model;
The first coupler model includes a TE-polarized optical output signal output from the first optical device response model and a TE-polarized optical output signal output from the fourth optical device response model. In addition, output a TE-polarized total optical output signal,
The second coupler model includes a TM-polarized optical output signal output from the second optical device response model and a TM-polarized optical output signal output from the third optical device response model. In addition, a total optical output signal of TM polarization is output.

また本発明は、
前記光デバイスは、光濾波器、偏波回転素子、光導波路、光終端素子、光増幅器、光可変減衰器のうちのいずれかであることを特徴とする。
The present invention also provides
The optical device is any one of an optical filter, a polarization rotation element, an optical waveguide, an optical termination element, an optical amplifier, and an optical variable attenuator.

また本発明は、
更に、復調ステップを有し、
前記復調ステップは、
第1の復調器モデルと第2の復調器モデルを有し、
前記第1の復調器モデルは、前記第1のカプラモデルから出力されるTE偏波の前記総合光出力信号を復調して、TE偏波の復調信号を出力し、
前記第2の復調器モデルは、前記第2のカプラモデルから出力されるTM偏波の前記総合光出力信号を復調して、TM偏波の復調信号を出力する、ことを特徴とする。
The present invention also provides
And further comprises a demodulation step,
The demodulation step includes
Having a first demodulator model and a second demodulator model;
The first demodulator model demodulates the total optical output signal of TE polarization output from the first coupler model, and outputs a demodulation signal of TE polarization,
The second demodulator model demodulates the TM polarized optical output signal output from the second coupler model and outputs a TM polarized demodulated signal.

また本発明は、
前記光デバイスは、光受信器または光変調器のいずれかであることを特徴とする。
The present invention also provides
The optical device is either an optical receiver or an optical modulator.

また本発明は、
入力される偏波多重方式の光信号の偏波状態が異なる毎に応答特性が異なる光デバイスの特性を、コンピュータにより演算処理することにより、シミュレーションする光デバイスシミュレーション方法であって、
搬送波周波数変換ステップと、光デバイスシミュレーションステップを有し、
前記搬送波周波数変換ステップは、
第1のミキサモデルと第2のミキサモデルを有しており、
前記第1のミキサモデルは、前記光信号の光搬送波信号の搬送波周波数よりも低い疑似搬送波周波数となっている疑似光搬送波信号と、TE偏波となっているTE光変調信号とを乗算することにより、TE偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記第2のミキサモデルは、前記疑似光搬送波信号と、TM偏波となっているTM光変調信号とを乗算することにより、TM偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記光デバイスシミュレーションステップは、
応答関数行列を有しており、
前記応答関数行列には、
前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTE−TE応答特性と、
前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTM−TM応答特性と、
前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTE−TM応答特性と、
前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTM−TE応答特性と、
が2行2列の行列として組み込まれており、
前記応答関数行列を用いて演算をすることにより、
TE偏波の前記擬似光信号が入力されると、前記TE−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号を求めると共に、前記TE−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号を求め、
TM偏波の前記擬似光信号が入力されると、前記TM−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号を求めると共に、前記TM−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号を求め、
更に、前記TE−TE応答特性に応じて求めたTE偏波の前記光出力信号と、前記TM−TE応答特性に応じて求めたTE偏波の前記光出力信号とを加えて、TE偏波の総合光出力信号として出力し、
前記TM−TM応答特性に応じて求めたTM偏波の光出力信号と、前記前記TE−TM応答特性に応じて求めたTM偏波の光出力信号とを加えて、TM偏波の総合光出力信号として出力する、ことを特徴とする。
The present invention also provides
An optical device simulation method for simulating the characteristics of an optical device having different response characteristics every time the polarization state of an input polarization multiplexed optical signal is different by a computer,
A carrier frequency conversion step and an optical device simulation step,
The carrier frequency conversion step includes
Having a first mixer model and a second mixer model;
The first mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal having a pseudo carrier frequency lower than the carrier frequency of the optical carrier signal of the optical signal by the TE optical modulation signal having TE polarization. To output a pseudo optical signal that is TE polarized,
The second mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal by a TM optical modulation signal that is TM polarized, and outputs a pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical device simulation step includes
A response function matrix,
The response function matrix includes
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic that outputs a TE-polarized light output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TE-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with the response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized light output is output when a TM polarized light signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TM-TM response characteristic in which a TM-polarized light output is output when a TM-polarized light signal is input to the optical device at the pseudo-carrier frequency with a response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TE-TM response characteristic in which a TM-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with a response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TM-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with a response characteristic set;
Is incorporated as a 2-by-2 matrix,
By calculating using the response function matrix,
When the TE-polarized pseudo optical signal is input, a TE-polarized optical output signal is obtained according to the TE-TE response characteristic, and a TM-polarized optical output signal is determined according to the TE-TM response characteristic. Seeking
When the TM-polarized pseudo optical signal is input, a TM-polarized optical output signal is obtained according to the TM-TM response characteristic, and a TE-polarized optical output signal is determined according to the TM-TE response characteristic. Seeking
Further, the TE polarized light output signal obtained in accordance with the TE-TE response characteristic and the TE polarized light output signal obtained in accordance with the TM-TE response characteristic are added to obtain the TE polarized light. Output as a total optical output signal
The TM-polarized light output signal obtained according to the TM-TM response characteristics and the TM-polarized light output signal obtained according to the TE-TM response characteristics are added to obtain a TM-polarized total light. It outputs as an output signal, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、電子回路シミュレータ上で偏波状態によって異なる応答を示す光デバイスのシミュレートが可能になる。
また、電子回路シミュレータの応用先が拡大し、電子回路と光回路(光デバイス)の協調設計を行う者は、複数のシミュレータを持つ必要がなくなり設計コストが減少する。
According to the present invention, it is possible to simulate an optical device that exhibits different responses depending on the polarization state on an electronic circuit simulator.
In addition, the application destination of the electronic circuit simulator is expanded, and the person who performs the cooperative design of the electronic circuit and the optical circuit (optical device) does not need to have a plurality of simulators, thereby reducing the design cost.

光デバイスの応答特性を示す特性図であり、(a)は擬似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性図、(b)は擬似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性図、(c)は擬似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性図、(d)は擬似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性図である。FIG. 4A is a characteristic diagram showing response characteristics of an optical device, and FIG. 4A is a TE-TE response characteristic chart in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at a pseudo carrier frequency; b) TM-TM response characteristic diagram in which a TM-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input at the pseudo-carrier frequency, and (c) is a TE-polarized optical signal at the pseudo-carrier frequency. FIG. 4D is a TE-TM response characteristic diagram in which a TM polarized optical output signal is output when a TM polarized optical signal is input at a pseudo carrier frequency. It is a TM-TE response characteristic figure outputted. 入力される光信号を示す特性図であり、(a)はTE偏波成分を示し、(b)はTM偏波成分を示す。It is a characteristic view which shows the optical signal input, (a) shows TE polarization component, (b) shows TM polarization component. 光デバイスの応答特性を示す特性図であり、(a)は擬似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性図、(b)は擬似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性図、(c)は擬似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性図、(d)は擬似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性図である。FIG. 4A is a characteristic diagram showing response characteristics of an optical device, and FIG. 4A is a TE-TE response characteristic chart in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at a pseudo carrier frequency; b) TM-TM response characteristic diagram in which a TM-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input at the pseudo-carrier frequency, and (c) is a TE-polarized optical signal at the pseudo-carrier frequency. FIG. 4D is a TE-TM response characteristic diagram in which a TM polarized optical output signal is output when a TM polarized optical signal is input at a pseudo carrier frequency. It is a TM-TE response characteristic figure outputted. 総合光出力信号を示す特性図であり、(a)はTE偏波の成分を示し、(b)はTM偏波成分を示す。It is a characteristic figure which shows a synthetic | combination optical output signal, (a) shows the component of TE polarization, (b) shows TM polarization component. 本発明の実施例1に係る電子回路シミュレータを示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the electronic circuit simulator which concerns on Example 1 of this invention. 光デバイスの応答特性を測定により決定する装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the apparatus which determines the response characteristic of an optical device by measurement. 本発明の実施例2に係る電子回路シミュレータを示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the electronic circuit simulator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る電子回路シミュレータを示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the electronic circuit simulator which concerns on Example 3 of this invention. (a)は光信号Lを示す特性図、(b)は疑似搬送波周波数における光デバイスの応答特性を示す特性図、(c)は電子回路シミュレータにおいて光デバイスモデルから出力される光出力信号を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing the optical signal L, (b) is a characteristic diagram showing the response characteristic of the optical device at the pseudo carrier frequency, and (c) is an optical output signal output from the optical device model in the electronic circuit simulator. FIG. 光デバイスの応答特性を示す特性図であり、(a)は搬送波周波数における特性図、(b)は疑似搬送波周波数における特性図である。It is a characteristic view which shows the response characteristic of an optical device, (a) is a characteristic figure in a carrier wave frequency, (b) is a characteristic figure in a pseudo carrier wave frequency. 従来の電子回路シミュレータを示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the conventional electronic circuit simulator. 光デバイスの応答特性を示す特性図であり、(a)は搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力してTE偏波の光出力信号が出力される応答特性図、(b)は搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力してTM偏波の光出力信号が出力される応答特性図、(c)は搬送波周波数においてTE偏波の光信号が入力してTM偏波の光出力信号が出力される応答特性図、(d)は搬送波周波数においてTM偏波の光信号が入力してTE偏波の光出力信号が出力される応答特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing response characteristics of an optical device, in which (a) is a response characteristic diagram in which a TE-polarized optical signal is input at a carrier frequency and a TE-polarized optical output signal is output, and (b) is a carrier frequency. (C) is a response characteristic diagram in which a TM polarized optical signal is input and a TM polarized optical output signal is output. FIG. (D) is a response characteristic diagram in which a TM polarized optical signal is input and a TE polarized optical output signal is output at the carrier frequency.

以下、本発明に係る光デバイスシミュレーション方法を詳細に説明する。   Hereinafter, an optical device simulation method according to the present invention will be described in detail.

[発明の原理]
先ず初めに、検査対象の光デバイスの搬送波周波数F1における応答特性が、偏波状態によって異なる場合には、この搬送波周波数F1における各偏波状態ごとの応答特性を、測定または計算によって取得する。
例えば、前述した図10に示すような、搬送波周波数F1において偏波状態が異なることによる応答特性を得る。即ち下記(1)〜(4)の応答特性を得る。
(1)図10(a)に示す、搬送波周波数F1において、TE偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性。
(2)図10(b)に示す、搬送波周波数F1において、TM偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性。
(3)図10(c)に示す、搬送波周波数F1において、TE偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性。
(4)図10(d)に示す、搬送波周波数F1において、TM偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性。
[Principle of the Invention]
First, when the response characteristic at the carrier frequency F1 of the optical device to be inspected varies depending on the polarization state, the response characteristic for each polarization state at the carrier frequency F1 is obtained by measurement or calculation.
For example, as shown in FIG. 10 described above, response characteristics due to the difference in polarization state at the carrier frequency F1 are obtained. That is, the following response characteristics (1) to (4) are obtained.
(1) TE-TE response characteristics in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at the carrier frequency F1 shown in FIG.
(2) TM-TM response characteristics in which a TM-polarized light output signal is output when a TM-polarized light signal is input at the carrier frequency F1 shown in FIG.
(3) TE-TM response characteristics in which a TM-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at the carrier frequency F1 shown in FIG.
(4) TM-TE response characteristics in which a TE-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input at the carrier frequency F1 shown in FIG.

次に、このような光デバイスの特性を電子回路シミュレータによりシミュレーションするために、搬送波周波数F1の代わりに、変調周波数F2の概ね10倍程度の比較的低い疑似搬送波周波数F3を採用する。そして、搬送波周波数F1における光デバイスの偏波状態毎の応答特性による入出力特性と同等な偏波状態毎の入出力特性が疑似搬送波周波数F3においても得られるように応答特定を設定した、疑似搬送波周波数F3における光デバイスの偏波状態毎の応答特性(図1(a),(b),(c),(d))を設定する。
図1(a),(b),(c),(d)の4つの応答特性は、シミュレーション、計算または実測定により決定する。
Next, in order to simulate the characteristics of such an optical device using an electronic circuit simulator, a relatively low pseudo carrier frequency F3, which is approximately 10 times the modulation frequency F2, is employed instead of the carrier frequency F1. The pseudo carrier wave in which the response specification is set so that the input / output characteristic for each polarization state equivalent to the input / output characteristic for the polarization state of the optical device at the carrier wave frequency F1 is also obtained at the pseudo carrier frequency F3. Response characteristics (FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D) for each polarization state of the optical device at the frequency F3 are set.
The four response characteristics shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D are determined by simulation, calculation, or actual measurement.

(1)図1(a)は、擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性を示す。
(2)図1(b)は、擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性を示す。
(3)図1(c)は、擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性を示す。
(4)図1(d)は、擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性を示す。
(1) FIG. 1A shows TE-TE response characteristics in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at the pseudo carrier frequency F3.
(2) FIG. 1B shows a TM-TM response characteristic in which a TM-polarized light output signal is output when a TM-polarized light signal is input at the pseudo carrier frequency F3.
(3) FIG. 1C shows a TE-TM response characteristic in which a TM-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input at the pseudo carrier frequency F3.
(4) FIG. 1 (d) shows a TM-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input at the pseudo carrier frequency F3.

電子回路シミュレータには、図1(a),(b),(c),(d)に示す応答特性を持つ4つの光デバイスモデルを設定する。
次に、光変調信号Mを、TE偏波のTE光変調信号MTEとTM偏波のTM光変調信号MTMに分ける。つまり電子回路シミュレータにおいて光デバイスをシミュレーションする場合の入力信号を2つに分ける。なお、TE偏波のTE光変調信号MTEとTM偏波のTM光変調信号MTMの周波数は、光変調信号Mの周波数と同じく、変調周波数F2である。
また光搬送波信号Cの代わりに、周波数が疑似搬送波周波数F3となっている疑似光搬送波信号Cfを採用する。
Four optical device models having response characteristics shown in FIGS. 1A, 1B, 1C, and 1D are set in the electronic circuit simulator.
Next, the optical modulation signal M is divided into a TE polarized TE optical modulation signal M TE and a TM polarized TM optical modulation signal M TM . That is, the input signal for simulating the optical device in the electronic circuit simulator is divided into two. Note that the frequencies of the TE-polarized TE optical modulation signal M TE and the TM-polarized TM optical modulation signal M TM are the modulation frequency F 2, similar to the frequency of the optical modulation signal M.
Instead of the optical carrier signal C, a pseudo optical carrier signal Cf whose frequency is the pseudo carrier frequency F3 is employed.

疑似光搬送波信号CfをTE光変調信号MTEにより変調した疑似光信号LfTEを、図1(a)に示すTE−TE応答特性を持つ光デバイスモデルと、図1(c)に示すTE−TM応答特性を持つ光デバイスモデルに入力する。
疑似光搬送波信号CfをTM光変調信号MTMにより変調した疑似光信号LfTMを、図1(b)に示すTM−TM応答特性を持つ光デバイスモデルと、図1(d)に示すTM−TE応答特性を持つ光デバイスモデルに入力する。
The pseudo optical signal Lf TE obtained by modulating the pseudo optical carrier signal Cf with the TE optical modulation signal M TE is converted into an optical device model having a TE-TE response characteristic shown in FIG. 1A and a TE− shown in FIG. Input to an optical device model with TM response characteristics.
A pseudo optical signal Lf TM obtained by modulating the pseudo optical carrier signal Cf with the TM optical modulation signal M TM is converted into an optical device model having a TM-TM response characteristic shown in FIG. 1B and a TM− shown in FIG. Input to an optical device model with TE response characteristics.

次に、図1(a)に示すTE−TE応答特性を持つ光デバイスモデルから出力されるTE偏波の光出力信号rTE-TEと、図1(d)に示すTM−TE応答特性を持つ光デバイスモデルから出力されるTE偏波の光出力信号rTM-TEとを加えて、TE偏波の総合光出力信号RTEとする。
また、図1(b)に示すTM−TM応答特性を持つ光デバイスモデルから出力されるTM偏波の光出力信号rTM-TMと、図1(c)に示すTE−TM応答特性を持つ光デバイスモデルから出力されるTM偏波の光出力信号rTE-TMとを加えて、TM偏波の総合光出力信号RTMとする。
つまり、電子回路シミュレータにおいて光デバイスをシミュレーションする場合の出力信号(総合光出力信号)を2つにしている。
Next, the TE polarized optical output signal r TE-TE output from the optical device model having the TE-TE response characteristic shown in FIG. 1A and the TM-TE response characteristic shown in FIG. The TE-polarized optical output signal r TM-TE output from the optical device model is added to obtain a TE-polarized total optical output signal R TE .
Also, the TM polarized optical output signal r TM-TM output from the optical device model having the TM-TM response characteristic shown in FIG. 1B and the TE-TM response characteristic shown in FIG. The TM polarized optical output signal r TE-TM output from the optical device model is added to obtain a TM polarized total optical output signal R TM .
That is, there are two output signals (total optical output signals) when the optical device is simulated in the electronic circuit simulator.

このようにして得た、TE偏波の総合光出力信号RTEとTM偏波の総合光出力信号RTMの特性を調べることにより、偏波状態毎の光信号の特性をシミュレーションすることができる。 By examining the characteristics of the TE-polarized total optical output signal R TE and the TM-polarized total optical output signal R TM thus obtained, the characteristics of the optical signal for each polarization state can be simulated. .

図2A(a),(b)は、入力される光信号Lを示しており、この光信号Lは、TE偏波成分は有しているが、TM偏波成分は含んでいない。
図2B(a),(b),(c),(d)は、図1(a),(b),(c),(d)と同じく疑似搬送波周波数F3における光デバイスの偏波状態毎の応答特性を示している。
図2C(a)はTE偏波の総合光出力信号RTEとを示しており、図2C(b)はTM偏波の総合光出力信号RTMを示している。図2C(a),(b)に示すように、偏波状態におうじたTE偏波の出力特性とTM偏波の出力特性を得ることができるため、光デバイスの偏波状態に応じたシミュレーションをすることができる。
2A (a) and 2 (b) show an input optical signal L. The optical signal L has a TE polarization component but does not include a TM polarization component.
2B (a), (b), (c), and (d) are the same as in FIGS. 1 (a), (b), (c), and (d), for each polarization state of the optical device at the pseudo carrier frequency F3. The response characteristics are shown.
FIG. 2C (a) shows the TE-polarized total optical output signal R TE, and FIG. 2C (b) shows the TM-polarized total optical output signal R TM . As shown in FIGS. 2C (a) and 2 (b), TE polarization output characteristics and TM polarization output characteristics in accordance with the polarization state can be obtained, so that the simulation according to the polarization state of the optical device is performed. Can do.

[実施例1]
本発明の実施例1に係る光デバイスシミュレーション方法を、図3を参照して説明する。図3はコンピュータを用いて実現されるシミュレーション装置(電子回路シミュレータ)で行われるシミュレーション処理を、機能ブロックを用いて表現したものである。実施例1は、例えば本発明の光デバイスシミュレーション方法を、光濾波器に適用した例である。
[Example 1]
An optical device simulation method according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 represents a simulation process performed by a simulation apparatus (electronic circuit simulator) realized using a computer using functional blocks. The first embodiment is an example in which the optical device simulation method of the present invention is applied to an optical filter, for example.

実施例1では、搬送波周波数変換ステップS11と、光信号分配ステップS12と、光デバイスシミュレーションステップS13と、合波ステップS14を有している。   The first embodiment includes a carrier frequency conversion step S11, an optical signal distribution step S12, an optical device simulation step S13, and a multiplexing step S14.

搬送波周波数変換ステップS11では、ミキサモデル11aにより、疑似搬送波周波数F3を持つ疑似光搬送波信号Cfと、変調周波数F2を持つTE光変調信号MTEを乗算することにより、疑似光信号LfTEを出力する。疑似光信号LfTEの周波数は、疑似搬送波周波数F3(ベースバンドから数100GHz)に変調周波数F2を重畳したものになっている。
また、ミキサモデル11bにより、疑似搬送波周波数F3を持つ疑似光搬送波信号Cfと、変調周波数F2を持つTM光変調信号MTMを乗算することにより、疑似光信号LfTMを出力する。疑似光信号LfTMの周波数は、疑似搬送波周波数F3(ベースバンドから数100GHz)に変調周波数F2を重畳したものになっている。
In the carrier frequency conversion step S11, the pseudo optical signal Lf TE is output by multiplying the pseudo optical carrier signal Cf having the pseudo carrier frequency F3 and the TE optical modulation signal M TE having the modulation frequency F2 by the mixer model 11a. . The frequency of the pseudo optical signal Lf TE is obtained by superimposing the modulation frequency F2 on the pseudo carrier frequency F3 (from baseband to several hundred GHz).
Further, the pseudo optical signal Lf TM is output by multiplying the pseudo optical carrier signal Cf having the pseudo carrier frequency F3 and the TM optical modulation signal M TM having the modulation frequency F2 by the mixer model 11b. The frequency of the pseudo optical signal Lf TM is obtained by superimposing the modulation frequency F2 on the pseudo carrier frequency F3 (several hundred GHz from the baseband).

光信号分配ステップS12では、パワースプリッタモデル12aにより、擬似光信号LfTEを2分岐して光デバイスモデル13に出力する。またパワースプリッタモデル12bにより、擬似光信号LfTMを2分岐して光デバイスモデル13に出力する。 In the optical signal distribution step S12, by the power splitter model 12a, a pseudo optical signals Lf TE 2 branches and outputs to the optical device model 13. Further, the pseudo optical signal Lf TM is branched into two by the power splitter model 12 b and output to the optical device model 13.

光デバイスシミュレーションステップS13では、光デバイスモデル13が設定されている。この光デバイスモデル13は複数の光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4を有している。
光デバイス応答モデル13−1は、擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が光濾波器に入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性を有している。
光デバイス応答モデル13−2は、擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が光濾波器に入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性を有している。
光デバイス応答モデル13−3は、擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が光濾波器に入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性を有している。
光デバイス応答モデル13−4は、擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が光濾波器に入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性を有している。
In the optical device simulation step S13, the optical device model 13 is set. This optical device model 13 has a plurality of optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, 13-4.
The optical device response model 13-1 has a TE-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical filter at the pseudo carrier frequency F3. Yes.
The optical device response model 13-2 has a TM-TM response characteristic in which a TM-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical filter at the pseudo carrier frequency F3. Yes.
The optical device response model 13-3 has a TE-TM response characteristic in which a TM-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical filter at the pseudo carrier frequency F3. Yes.
The optical device response model 13-4 has a TM-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical filter at the pseudo carrier frequency F3. Yes.

各光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4に設定した各応答特性は、実数部及び虚数部ともに疑似搬送波周波数における応答特性である。また各光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4に設定した各応答特性は、測定またはシミュレータにより決定する。その決定手法については後述する。   Each response characteristic set in each of the optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4 is a response characteristic at the pseudo carrier frequency for both the real part and the imaginary part. Each response characteristic set in each optical device response model 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 is determined by measurement or a simulator. The determination method will be described later.

光デバイス応答モデル13−1は、擬似光信号LfTEが入力されると、TE−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号rTE-TEを出力する。
光デバイス応答モデル13−2は、擬似光信号LfTMが入力されると、TM−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号rTM-TMを出力する。
光デバイス応答モデル13−3は、擬似光信号LfTEが入力されると、TE−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号rTE-TMを出力する。
光デバイス応答モデル13−4は、擬似光信号LfTMが入力されると、TM−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号rTM-TEを出力する。
The optical device response model 13-1, the pseudo optical signal Lf TE is input, and outputs an optical output signal r TE-TE of TE polarized waves according to TE-TE response.
When the pseudo optical signal Lf TM is input, the optical device response model 13-2 outputs a TM polarized optical output signal r TM-TM according to the TM-TM response characteristics.
When the pseudo optical signal Lf TE is input, the optical device response model 13-3 outputs a TM-polarized optical output signal r TE-TM according to the TE-TM response characteristics.
When the pseudo optical signal Lf TM is input, the optical device response model 13-4 outputs a TE-polarized optical output signal r TM-TE according to the TM-TE response characteristics.

合波ステップS14では、カプラモデル14aが、光デバイス応答モデル13−1から出力されるTE偏波の光出力信号rTE-TEと、光デバイス応答モデル13−4から出力されるTE偏波の光出力信号rTM-TEとを加えて、TE偏波の総合光出力信号RTEとして出力する。
また、カプラモデル14bが、光デバイス応答モデル13−2から出力されるTM偏波の光出力信号rTM-TMと、光デバイス応答モデル13−3から出力されるTM偏波の光出力信号rTE-TMとを加えて、TM偏波の総合光出力信号RTMとして出力する。
In the combining step S14, the coupler model 14a determines that the TE polarized light output signal r TE-TE output from the optical device response model 13-1 and the TE polarized light output from the optical device response model 13-4. The optical output signal r TM-TE is added and output as a TE-polarized total optical output signal R TE .
Further, the coupler model 14b includes a TM polarized light output signal r TM-TM output from the optical device response model 13-2 and a TM polarized light output signal r output from the optical device response model 13-3. Add TE-TM and output as TM-polarized total optical output signal RTM .

このようにして得られたTE偏波の総合光出力信号RTEとTM偏波の総合光出力信号RTMの特性を調べることにより、光デバイス(光濾波器)の特性をシミュレーションすることができる。つまり搬送波周波数と偏波状態に依存する応答を持つ光デバイス(光濾波器)の特性をシミュレーションすることができる。 The characteristics of the optical device (optical filter) can be simulated by examining the characteristics of the TE polarized total optical output signal R TE and the TM polarized total optical output signal R TM thus obtained. . That is, it is possible to simulate the characteristics of an optical device (optical filter) having a response that depends on the carrier frequency and the polarization state.

ここで、各光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4の各応答特性を測定により決定する決定手法を、図4を参照して説明する。   Here, a determination method for determining each response characteristic of each of the optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4 by measurement will be described with reference to FIG.

図4の光源101は光を出力する。偏波コントローラ102は、光源101から光が入力され、被測定物(光デバイス)103にTEモードの光またはTMモードの光を入射するように調整される。検光子104は、被測定物103から出力されるTEモードの光またはTMモードの光のみを検出する角度に調整される。ディテクタ105は、検光子104から出力される光を検出する。また、デバイス106は、偏波応答が明らかなデバイスである。   The light source 101 in FIG. 4 outputs light. The polarization controller 102 receives light from the light source 101 and is adjusted so that TE-mode light or TM-mode light enters the device under test (optical device) 103. The analyzer 104 is adjusted to an angle at which only TE mode light or TM mode light output from the DUT 103 is detected. The detector 105 detects the light output from the analyzer 104. The device 106 is a device with a clear polarization response.

測定の際には、被測定物(光デバイス)103を偏波コントローラ102と検光子104で挟み測定する。
TE−TE応答特性を得るときには、偏波コントローラ102がTEモードの光を被測定物103に入射し、検光子104がTEモードの光を検出するように調整する。被測定物103のみの偏波応答を見るために、偏波応答が明らかなデバイス106を最初に測定し、その後、被測定物103を測定し、その応答の差を見ることで被測定物103の偏波依存応答を測定する。強度変化と位相変化から応答の実部虚部を決定する。これら応答は必要な搬送波周波数周辺で測定をしたのち、疑似搬送波周波数付近まで周波数を移動する処理をして電子回路シミュレータ上のシミュレーションに適用する。
At the time of measurement, the device under test (optical device) 103 is sandwiched between the polarization controller 102 and the analyzer 104 and measured.
When obtaining the TE-TE response characteristic, the polarization controller 102 adjusts the TE mode light to enter the DUT 103 and the analyzer 104 detects the TE mode light. In order to see the polarization response of only the device under test 103, the device 106 with a clear polarization response is measured first, then the device under test 103 is measured, and the difference in the response is observed to measure the device under test 103. Measure the polarization dependent response. The real part imaginary part of the response is determined from the intensity change and the phase change. These responses are measured around the necessary carrier frequency, then processed to move to the vicinity of the pseudo carrier frequency and applied to the simulation on the electronic circuit simulator.

TM−TM応答特性を得るときには、偏波コントローラ102がTMモードの光を被測定物103に入射し、検光子104がTMモードの光を検出するように調整する。
TE−TM応答特性を得るときには、偏波コントローラ102がTEモードの光を被測定物103に入射し、検光子104がTMモードの光を検出するように調整する。
TM−TE応答特性を得るときには、偏波コントローラ102がTMモードの光を被測定物103に入射し、検光子104がTEモードの光を検出するように調整する。
When obtaining the TM-TM response characteristic, the polarization controller 102 adjusts so that the TM mode light is incident on the DUT 103 and the analyzer 104 detects the TM mode light.
When obtaining the TE-TM response characteristic, the polarization controller 102 makes an adjustment so that the TE mode light is incident on the DUT 103 and the analyzer 104 detects the TM mode light.
When obtaining the TM-TE response characteristic, the polarization controller 102 adjusts so that the TM mode light is incident on the DUT 103 and the analyzer 104 detects the TE mode light.

光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4の各応答特性をシミュレータで決定する手法としては、電磁界解析の固有モード展開法による計算が例として挙げられる。搬送波周波数付近のTE/TM入力、TE/TM出力の強度、位相変化をシミュレートし、デバイス応答を決定する。これら応答は必要な搬送波周波数周辺で計算をしたのち、疑似搬送波周波数付近まで周波数を移動する処理をして電子回路シミュレータ上のシミュレーションに適用する。   As a method for determining each response characteristic of the optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, and 13-4 by a simulator, calculation by an eigenmode expansion method of electromagnetic field analysis is given as an example. Simulate TE / TM input, TE / TM output intensity, and phase change near the carrier frequency to determine device response. These responses are calculated around the necessary carrier frequency, then processed to move to the vicinity of the pseudo carrier frequency and applied to the simulation on the electronic circuit simulator.

図3に示す実施例では、光デバイスとして光濾波器を示したが、偏波回転素子、光導波路、光終端素子、光増幅器、光可変減衰器のシミュレーションも、光濾波器の場合と同様にして行うことができる。
勿論この場合には、光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4の各応答特性(TE−TE応答特性、TM−TM応答特性、TE−TM応答特性、TM−TE応答特性)は、測定ないしシミュレーションにより、各光デバイス毎に決定しておく。
In the embodiment shown in FIG. 3, an optical filter is shown as the optical device. However, the simulation of the polarization rotation element, the optical waveguide, the optical termination element, the optical amplifier, and the optical variable attenuator is performed in the same manner as the optical filter. Can be done.
Of course, in this case, the response characteristics of the optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 (TE-TE response characteristics, TM-TM response characteristics, TE-TM response characteristics, TM- The TE response characteristic is determined for each optical device by measurement or simulation.

[実施例2]
本発明の実施例2に係る光デバイスシミュレーション方法を、図5を参照して説明する。図5はコンピュータを用いて実現されるシミュレーション装置(電子回路シミュレータ)で行われるシミュレーション処理を、機能ブロックを用いて表現したものである。
[Example 2]
An optical device simulation method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 represents a simulation process performed by a simulation apparatus (electronic circuit simulator) realized using a computer using functional blocks.

実施例2では、搬送波周波数変換ステップS21と、光デバイスシミュレーションステップS22を有している。   The second embodiment includes a carrier frequency conversion step S21 and an optical device simulation step S22.

搬送波周波数変換ステップS21は、図3に示す実施例1の搬送波周波数変換ステップS11と同じである。
即ち、ミキサモデル11aにより、疑似搬送波周波数F3を持つ疑似光搬送波信号Cfと、変調周波数F2を持つTE光変調信号MTEを乗算することにより、疑似光信号LfTEを出力する。疑似光信号LfTEの周波数は、疑似搬送波周波数F3(ベースバンドから数100GHz)に変調周波数F2を重畳したものになっている。
また、ミキサモデル11bにより、疑似搬送波周波数F3を持つ疑似光搬送波信号Cfと、変調周波数F2を持つTM光変調信号MTMを乗算することにより、疑似光信号LfTMを出力する。疑似光信号LfTMの周波数は、疑似搬送波周波数F3(ベースバンドから数100GHz)に変調周波数F2を重畳したものになっている。
The carrier frequency conversion step S21 is the same as the carrier frequency conversion step S11 of the first embodiment shown in FIG.
That is, the pseudo optical signal Lf TE is output by multiplying the pseudo optical carrier signal Cf having the pseudo carrier frequency F3 and the TE optical modulation signal M TE having the modulation frequency F2 by the mixer model 11a. The frequency of the pseudo optical signal Lf TE is obtained by superimposing the modulation frequency F2 on the pseudo carrier frequency F3 (from baseband to several hundred GHz).
Further, the pseudo optical signal Lf TM is output by multiplying the pseudo optical carrier signal Cf having the pseudo carrier frequency F3 and the TM optical modulation signal M TM having the modulation frequency F2 by the mixer model 11b. The frequency of the pseudo optical signal Lf TM is obtained by superimposing the modulation frequency F2 on the pseudo carrier frequency F3 (several hundred GHz from the baseband).

光デバイスシミュレーションステップS22では、応答関数行列20が設定されている。この応答関数行列20には、下記の4つの応答特性(a),(b),(c),(d)が2行2列の行列Sとして回路中に組み込まれたものである。
(a) 擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が光デバイスに入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTE−TE応答特性。
(b) 擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が光デバイスに入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTM−TM応答特性。
(c) 擬似搬送波周波数F3において、TE偏波の光信号が光デバイスに入力したときにTM偏波の光出力信号が出力されるTE−TM応答特性。
(d) 擬似搬送波周波数F3において、TM偏波の光信号が光デバイスに入力したときにTE偏波の光出力信号が出力されるTM−TE応答特性。
In the optical device simulation step S22, the response function matrix 20 is set. In the response function matrix 20, the following four response characteristics (a), (b), (c), and (d) are incorporated in the circuit as a matrix S of 2 rows and 2 columns.
(A) TE-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency F3.
(B) TM-TM response characteristics in which a TM-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency F3.
(C) TE-TM response characteristics in which a TM-polarized optical output signal is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency F3.
(D) TM-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output signal is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency F3.

更に応答関数行列20を用いて演算をすることにより、次のような演算処理を行う。
擬似光信号LfTEが入力されると、TE−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号rTE-TEを求める。
擬似光信号LfTMが入力されると、TM−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号rTM-TMを求める。
擬似光信号LfTEが入力されると、TE−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号rTE-TMを求める。
擬似光信号LfTMが入力されると、TM−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号rTM-TEを求める。
Further, the following calculation process is performed by calculating using the response function matrix 20.
When the pseudo optical signal Lf TE is input, an optical output signal r TE-TE of TE polarization is obtained according to the TE-TE response characteristic.
When the pseudo optical signal Lf TM is input, a TM polarized optical output signal r TM-TM is obtained according to the TM-TM response characteristic.
When the pseudo optical signal Lf TE is input, an optical output signal r TE-TM of TM polarization is obtained according to the TE-TM response characteristic.
When the pseudo optical signal Lf TM is input, a TE polarized optical output signal r TM-TE is obtained according to the TM-TE response characteristic.

更に、TE偏波の光出力信号rTE-TEと、TE偏波の光出力信号rTM-TEとを加えて、TE偏波の総合光出力信号RTEとして出力する。
また、TM偏波の光出力信号rTM-TMと、TM偏波の光出力信号rTE-TMとを加えて、TM偏波の総合光出力信号RTMとして出力する。
Further, the TE-polarized optical output signal r TE-TE and the TE-polarized optical output signal r TM-TE are added and output as a TE-polarized total optical output signal R TE .
Also, the TM-polarized optical output signal r TM-TM and the TM-polarized optical output signal r TE-TM are added and output as a TM-polarized total optical output signal R TM .

実施例2は実施例1に比べ回路構成が簡素になるが、電子回路シミュレータの計算エンジンで行列計算をするため、実施例1に比べ多くの計算リソースが必要となる。   The circuit configuration of the second embodiment is simpler than that of the first embodiment. However, since the matrix calculation is performed by the calculation engine of the electronic circuit simulator, more calculation resources are required than in the first embodiment.

[実施例3]
本発明の実施例3に係る光デバイスシミュレーション方法を、図6を参照して説明する。図6はコンピュータを用いて実現されるシミュレーション装置(電子回路シミュレータ)で行われるシミュレーション処理を、機能ブロックを用いて表現したものである。
実施例3によりシミュレーションする光デバイスとしては、光受信器、光変調器がある。
[Example 3]
An optical device simulation method according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 represents a simulation process performed by a simulation apparatus (electronic circuit simulator) realized using a computer using functional blocks.
As an optical device to be simulated according to the third embodiment, there are an optical receiver and an optical modulator.

実施例3では、合波ステップS14の後段に更に復調ステップS15を有している。つまり、カプラモデル14a,14bの後段にAM復調モデル15a,15bを設けている。
また光デバイス応答モデル13−1,13−2,13−3,13−4の各応答特性(TE−TE応答特性、TM−TM応答特性、TE−TM応答特性、TM−TE応答特性)は、測定ないしシミュレーションにより、測定対象である光デバイス毎に決定しておく。
他の部分のステップは、図3に示す実施例1のものと同じである。したがって、実施例1と同一部分の説明は省略し、実施例3に特有の部分のみを説明する。
In the third embodiment, a demodulation step S15 is further provided after the multiplexing step S14. That is, the AM demodulation models 15a and 15b are provided at the subsequent stage of the coupler models 14a and 14b.
The response characteristics (TE-TE response characteristics, TM-TM response characteristics, TE-TM response characteristics, TM-TE response characteristics) of the optical device response models 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 are as follows. These are determined for each optical device to be measured by measurement or simulation.
The other steps are the same as those of the first embodiment shown in FIG. Therefore, description of the same part as Example 1 is abbreviate | omitted, and only the part peculiar to Example 3 is demonstrated.

復調ステップS15では、AM復調器モデル15aが、カプラモデル14aから出力されるTE偏波の総合光出力信号RTEをAM復調して、TE偏波の復調信号を出力する。この復調信号は、総合光出力信号RTEから疑似光搬送波信号Cfをカットしたものである。
また、AM復調器モデル15bが、カプラモデル14bから出力されるTM偏波の総合光出力信号RTMをAM復調して、TM偏波の復調信号を出力する。この復調信号は、総合光出力信号RTMから疑似光搬送波信号Cfをカットしたものである。
In the demodulation step S15, the AM demodulator model 15a AM-demodulates the TE-polarized total optical output signal RTE output from the coupler model 14a, and outputs a TE-polarized demodulated signal. The demodulated signal is to the total optical output signal R TE were cut pseudo optical carrier signal Cf.
Moreover, AM demodulator model 15b has a total optical output signal R TM of TM polarized wave output from the mosquito Model 14b by AM demodulation, and outputs a demodulated signal of the TM polarization. The demodulated signal is to the total optical output signal R TM was cut pseudo optical carrier signal Cf.

実施例1乃至実施例3のシミュレーション装置(電子回路シミュレータ)は、CPU(中央演算処理装置:Central Processing Unit),記憶装置及び外部とのインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムにしたがって、各実施例で説明した演算処理を実行する。   A simulation apparatus (electronic circuit simulator) according to the first to third embodiments controls a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface with the outside, and hardware resources thereof. It can be realized by a program. The CPU executes the arithmetic processing described in each embodiment in accordance with a program stored in the storage device.

本発明は、電子回路シミュレータを用いて光デバイスをシミュレーションする技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for simulating an optical device using an electronic circuit simulator.

1 ミキサモデル
2 光デバイスモデル
11a,11b ミキサモデル
12a,12b パワースプリッタモデル
13 光デバイスモデル
13−1,13−2,13−3,13−4 光デバイス応答モデル
14a,14b カプラモデル
15a,15b AM復調器モデル
S1 搬送波周波数変換ステップ
S2 光デバイスシミュレーションステップ
S11 搬送波周波数変換ステップ
S12 光信号分配ステップ
S13 光デバイスシミュレーションステップ
S14 合波ステップ
S15 復調ステップ
L光信号
C 光搬送波信号
F1搬送波周波数
M 光変調信号
F2 変調周波数
Lf 疑似光信号
LfTE 疑似光信号
LfTM 疑似光信号
Cf 疑似光搬送波信号
F3 疑似搬送波周波数
TE TE光変調信号
TM TM光変調信号
R 光出力信号
TE-TE TE偏波の光出力信号
TM-TE TE偏波の光出力信号
TE TE偏波の総合光出力信号
TM-TM TM偏波の光出力信号
TE-TM TM偏波の光出力信号
TM TM偏波の総合光出力信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mixer model 2 Optical device model 11a, 11b Mixer model 12a, 12b Power splitter model 13 Optical device model 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 Optical device response model 14a, 14b Coupler model 15a, 15b AM Demodulator model S1 Carrier frequency conversion step S2 Optical device simulation step S11 Carrier frequency conversion step S12 Optical signal distribution step S13 Optical device simulation step S14 Multiplexing step S15 Demodulation step L Optical signal C Optical carrier signal F1 Carrier frequency M Optical modulation signal F2 modulation frequency Lf pseudo optical signal Lf TE pseudo optical signal Lf TM pseudo optical signal Cf pseudo optical carrier signal F3 suspected carrier frequency M TE TE light modulation signal M TM TM light modulation signal R optical output signal r TE-TE T Optical output signal of the polarization r TM-TE TE polarization of the optical output signal R TE overall optical output signal of the TE polarized r TM-TM TM polarization of the optical output signal r TE-TM TM polarization of the optical output signal R TM TM polarized optical output signal

Claims (5)

入力される偏波多重方式の光信号の偏波状態が異なる毎に応答特性が異なる光デバイスの特性を、コンピュータにより演算処理することにより、シミュレーションする光デバイスシミュレーション方法であって、
搬送波周波数変換ステップと、光信号分配ステップと、光デバイスシミュレーションステップと、合波ステップを有し、
前記搬送波周波数変換ステップは、
第1のミキサモデルと第2のミキサモデルを有しており、
前記第1のミキサモデルは、前記光信号の光搬送波信号の搬送波周波数よりも低い疑似搬送波周波数となっている疑似光搬送波信号と、TE偏波となっているTE光変調信号とを乗算することにより、TE偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記第2のミキサモデルは、前記疑似光搬送波信号と、TM偏波となっているTM光変調信号とを乗算することにより、TM偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記光信号分配ステップは、
第1のパワースプリッタモデルと第2のパワースプリッタモデルを有しており、
前記第1のパワースプリッタモデルは、TE偏波となっている前記疑似光信号を2分岐し、
前記第2のパワースプリッタモデルは、TM偏波となっている前記疑似光信号を2分岐し、
前記光デバイスシミュレーションステップは、
第1の光デバイス応答モデルと、第2の光デバイス応答モデルと、第3の光デバイス応答モデルと、第4の光デバイス応答モデルからなる光デバイスモデルを有しており、
前記第1の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTE−TE応答特性を持っており、TE偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TE−TE応答特性に応じたTE偏波の光出力信号を出力し、
前記第2の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTM−TM応答特性を持っており、TM偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TM−TM応答特性に応じたTM偏波の光出力信号を出力し、
前記第3の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTE−TM応答特性を持っており、TE偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TE−TM応答特性に応じたTM偏波の光出力信号を出力し、
前記第4の光デバイス応答モデルは、前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTM−TE応答特性を持っており、TM偏波の前記疑似光信号が入力されて前記TM−TE応答特性に応じたTE偏波の光出力信号を出力し、
前記合波ステップは、
第1のカプラモデルと第2のカプラモデルを有しており、
前記第1のカプラモデルは、前記第1の光デバイス応答モデルから出力されるTE偏波の光出力信号と、前記第4の光デバイス応答モデルから出力されるTE偏波の光出力信号とを加えて、TE偏波の総合光出力信号を出力し、
前記第2のカプラモデルは、前記第2の光デバイス応答モデルから出力されるTM偏波の光出力信号と、前記第3の光デバイス応答モデルから出力されるTM偏波の光出力信号とを加えて、TM偏波の総合光出力信号を出力する、
ことを特徴とする光デバイスシミュレーション方法。
An optical device simulation method for simulating the characteristics of an optical device having different response characteristics every time the polarization state of an input polarization multiplexed optical signal is different by a computer,
A carrier frequency conversion step, an optical signal distribution step, an optical device simulation step, and a multiplexing step,
The carrier frequency conversion step includes
Having a first mixer model and a second mixer model;
The first mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal having a pseudo carrier frequency lower than the carrier frequency of the optical carrier signal of the optical signal by the TE optical modulation signal having TE polarization. To output a pseudo optical signal that is TE polarized,
The second mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal by a TM optical modulation signal that is TM polarized, and outputs a pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical signal distribution step includes:
Having a first power splitter model and a second power splitter model;
The first power splitter model bifurcates the pseudo optical signal that is TE polarized,
The second power splitter model bifurcates the pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical device simulation step includes
An optical device model comprising a first optical device response model, a second optical device response model, a third optical device response model, and a fourth optical device response model;
The first optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. A TE-TE in which a response characteristic is set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and a TE polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TE-polarized pseudo optical signal is inputted, and a TE-TE optical output signal corresponding to the TE-TE response characteristic is output,
The second optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized optical output is output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. TM-TM, which has a response characteristic set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and outputs a TM polarized light output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TM-polarized pseudo optical signal is input, and a TM-polarized optical output signal corresponding to the TM-TM response characteristic is output;
The third optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized optical output is output when a TE polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. A TE-TM in which a response characteristic is set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and a TM polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. Having a response characteristic, the TE-polarized pseudo optical signal is input, and a TM-polarized optical output signal corresponding to the TE-TM response characteristic is output;
The fourth optical device response model has an input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency. TM-TE, which has a response characteristic set so as to be obtained even at the pseudo carrier frequency, and outputs a TE polarized light output when a TM polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency. It has a response characteristic, and the pseudo optical signal of TM polarization is input to output an optical output signal of TE polarization corresponding to the TM-TE response characteristic,
The combining step includes
Having a first coupler model and a second coupler model;
The first coupler model includes a TE-polarized optical output signal output from the first optical device response model and a TE-polarized optical output signal output from the fourth optical device response model. In addition, output a TE-polarized total optical output signal,
The second coupler model includes a TM-polarized optical output signal output from the second optical device response model and a TM-polarized optical output signal output from the third optical device response model. In addition, output a TM polarization total optical output signal,
An optical device simulation method.
請求項1において、
前記光デバイスは、光濾波器、偏波回転素子、光導波路、光終端素子、光増幅器、光可変減衰器のうちのいずれかであることを特徴とする光デバイスシミュレーション方法。
In claim 1,
The optical device simulation method, wherein the optical device is any one of an optical filter, a polarization rotation element, an optical waveguide, an optical termination element, an optical amplifier, and an optical variable attenuator.
請求項1において、
更に、復調ステップを有し、
前記復調ステップは、
第1の復調器モデルと第2の復調器モデルを有し、
前記第1の復調器モデルは、前記第1のカプラモデルから出力されるTE偏波の前記総合光出力信号を復調して、TE偏波の復調信号を出力し、
前記第2の復調器モデルは、前記第2のカプラモデルから出力されるTM偏波の前記総合光出力信号を復調して、TM偏波の復調信号を出力する、
ことを特徴とする光デバイスシミュレーション方法。
In claim 1,
And further comprises a demodulation step,
The demodulation step includes
Having a first demodulator model and a second demodulator model;
The first demodulator model demodulates the total optical output signal of TE polarization output from the first coupler model, and outputs a demodulation signal of TE polarization,
The second demodulator model demodulates the TM polarized optical output signal output from the second coupler model, and outputs a TM polarized demodulated signal.
An optical device simulation method.
請求項3において、
前記光デバイスは、光受信器または光変調器のいずれかであることを特徴とする光デバイスシミュレーション方法。
In claim 3,
The optical device simulation method, wherein the optical device is either an optical receiver or an optical modulator.
入力される偏波多重方式の光信号の偏波状態が異なる毎に応答特性が異なる光デバイスの特性を、コンピュータにより演算処理することにより、シミュレーションする光デバイスシミュレーション方法であって、
搬送波周波数変換ステップと、光デバイスシミュレーションステップを有し、
前記搬送波周波数変換ステップは、
第1のミキサモデルと第2のミキサモデルを有しており、
前記第1のミキサモデルは、前記光信号の光搬送波信号の搬送波周波数よりも低い疑似搬送波周波数となっている疑似光搬送波信号と、TE偏波となっているTE光変調信号とを乗算することにより、TE偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記第2のミキサモデルは、前記疑似光搬送波信号と、TM偏波となっているTM光変調信号とを乗算することにより、TM偏波となっている疑似光信号を出力し、
前記光デバイスシミュレーションステップは、
応答関数行列を有しており、
前記応答関数行列には、
前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTE−TE応答特性と、
前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTM−TM応答特性と、
前記搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTE偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTM偏波の光出力が出力されるTE−TM応答特性と、
前記搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力される入出力特性と同等な入出力特性が前記疑似搬送波周波数においても得られるように応答特性を設定した、前記疑似搬送波周波数においてTM偏波の光信号が前記光デバイスに入力されたときにTE偏波の光出力が出力されるTM−TE応答特性と、
が2行2列の行列として組み込まれており、
前記応答関数行列を用いて演算をすることにより、
TE偏波の前記擬似光信号が入力されると、前記TE−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号を求めると共に、前記TE−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号を求め、
TM偏波の前記擬似光信号が入力されると、前記TM−TM応答特性に応じてTM偏波の光出力信号を求めると共に、前記TM−TE応答特性に応じてTE偏波の光出力信号を求め、
更に、前記TE−TE応答特性に応じて求めたTE偏波の前記光出力信号と、前記TM−TE応答特性に応じて求めたTE偏波の前記光出力信号とを加えて、TE偏波の総合光出力信号として出力し、
前記TM−TM応答特性に応じて求めたTM偏波の光出力信号と、前記前記TE−TM応答特性に応じて求めたTM偏波の光出力信号とを加えて、TM偏波の総合光出力信号として出力する、
ことを特徴とする光デバイスシミュレーション方法。
An optical device simulation method for simulating the characteristics of an optical device having different response characteristics every time the polarization state of an input polarization multiplexed optical signal is different by a computer,
A carrier frequency conversion step and an optical device simulation step,
The carrier frequency conversion step includes
Having a first mixer model and a second mixer model;
The first mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal having a pseudo carrier frequency lower than the carrier frequency of the optical carrier signal of the optical signal by the TE optical modulation signal having TE polarization. To output a pseudo optical signal that is TE polarized,
The second mixer model multiplies the pseudo optical carrier signal by a TM optical modulation signal that is TM polarized, and outputs a pseudo optical signal that is TM polarized,
The optical device simulation step includes
A response function matrix,
The response function matrix includes
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic that outputs a TE-polarized light output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TE-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with the response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized light output is output when a TM polarized light signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TM-TM response characteristic in which a TM-polarized light output is output when a TM-polarized light signal is input to the optical device at the pseudo-carrier frequency with a response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TM polarized light output is output when a TE polarized light signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TE-TM response characteristic in which a TM-polarized optical output is output when a TE-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with a response characteristic set;
An input / output characteristic equivalent to an input / output characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the carrier frequency is also obtained at the pseudo carrier frequency. A TM-TE response characteristic in which a TE-polarized optical output is output when a TM-polarized optical signal is input to the optical device at the pseudo carrier frequency with a response characteristic set;
Is incorporated as a 2-by-2 matrix,
By calculating using the response function matrix,
When the TE-polarized pseudo optical signal is input, a TE-polarized optical output signal is obtained according to the TE-TE response characteristic, and a TM-polarized optical output signal is determined according to the TE-TM response characteristic. Seeking
When the TM-polarized pseudo optical signal is input, a TM-polarized optical output signal is obtained according to the TM-TM response characteristic, and a TE-polarized optical output signal is determined according to the TM-TE response characteristic. Seeking
Further, the TE polarized light output signal obtained in accordance with the TE-TE response characteristic and the TE polarized light output signal obtained in accordance with the TM-TE response characteristic are added to obtain the TE polarized light. Output as a total optical output signal
The TM-polarized light output signal obtained according to the TM-TM response characteristics and the TM-polarized light output signal obtained according to the TE-TM response characteristics are added to obtain a TM-polarized total light. Output as an output signal,
An optical device simulation method.
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