光子电路设计系统技术方案

光子电路设计系统包括：光子电路设计工具，便于用户进行输入以生成光子电路网表，该光子电路网表包括光子电路设计图的光子设计部件。该系统包括：存储器系统，对光子电路网表和包括多个规定光子设计部件的部件库进行存储，光子设计部件从该多个规定光子设计部件中被选择出。该部件库还包括与多个规定光子设计部件的物理特性相关联的物理数据。该系统还包括：光子电路生成器，从存储器中访问光子电路网表，并基于光子电路网表从部件库中访问相关联的光子设计部件，并且基于物理特性来实现与光子电路封装中的光子设计部件的物理布局及光学互连相关联的分层算法，以生成光子电路设计图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光子电路设计系统政府利益的声明本专利技术是在政府支持下进行的，合同编号N66001-12-2-4007，由国防高级研究计划署授予。政府对专利技术具有一定的权利。
技术介绍
随着针对高速计算和通信的需求变得越来越普遍，对如通过光子电路实现的光学系统的使用正在增加。由信息技术行业制定的计算性能预期将很快需要一种全新的互连架构和实现方法，导致对使用光子电路有了更大的需求。特别是，实现大量数据传输的许多通信应用程序将需要由具有每秒艾字节(Exabyte)范围内的聚合带宽能力的高性能光纤互连而成的、具有前所未有的主存储容量级别的、更大的仓储级数据中心。附图说明图1示出光子电路设计系统的示例。图2示出光子电路网表的示例图。图3示出用于生成光子电路设计图的方法的示例。具体实施方式光子电路可以以类似于电子电路的方式来制造。为了设计光子电路，可以手动地执行光子电路部件的布局(例如，通过“点击和拖动”类型的软件来实现)。该方法需要设计者在各个细节层面了解光子部件的物理设计，并且通常使用图形界面来摆放这些光子部件。这种方法可能是乏味且耗时的，这可能会使对工作光子电路的制造和操作大大延迟。该方法也可能是非常容易出错的，因为可能无法保证将被摆放在光子电路中的大量部件在尺寸和位置上是正确的，并且难以验证光子电路的正确操作。这些问题随着开发出更大更复杂的光子电路以满足日益增长的通信要求而变得更加普遍。为此，光子电路设计系统和相关算法可以提供更加精确和更少错误的设计光子电路的方式。图1示出光子电路设计系统10的示例。光子电路设计系统10可以被实现为对能够在光学通信或其他光学应用领域中以各种方式中的任何一种来发挥作用并且能够用于各种目的的各种光子电路设计图中的任何一种进行设计。光子电路设计系统10包括光子电路设计工具12。光子电路设计工具12可以被配置为接收用户输入以设计光子电路的各种类型的用户界面中的任意一种，诸如计算机、专用工作站、互连网门户网站、图形用户界面(GUI)、或任何其他各种类型的用户界面。因此，光子电路设计工具12可以配置为对可存储在存储器系统16中的光子电路网表14进行设计。作为示例，例如在包括光子电路设计工具12的相关计算机系统中，存储器系统16可以被配置为一个存储器设备或多个存储器设备的排列，而存储器设备被配置为对数据进行存储。如本文所描述的，光子电路网表14可以与生成光子电路设计图18相关联，该光子电路设计图18可以被实现为例如通过制造工具来制造相关联的光子电路。在图1的示例中，存储器系统16还被配置为对部件库20进行存储。部件库20包括多个规定光子电路部件22和多个规定电子电路部件24。作为示例，规定光子电路部件22可以包括各种类型的光学设备中的任何一种，诸如光栅、反射器、谐振器、偏振部件、滤波器、多模干涉设备、定向耦合器、螺旋移相器、光栅耦合器等。规定光子电路部件22例如可以基于光学信号的波长、偏振或其他特性上的变化而包括各种各样的设备。作为另一示例，规定电子电路部件24可以包括被配置为与规定光子电路部件22相互作用的各种电子部件中的任何一种。例如，规定电子电路部件24可以包括用于热调谐的电阻器、用于载波处理(例如，注入或耗尽)的CMOS放大器、或者可以提供电光效应的各种其他电气接口中的任何一种。例如，规定光子和/或电子电路部件22和24可以通过光子电路设计工具12被加载到部件库20中，并且被存储在部件库20中，以便基于部件库20中的规定光子和电子电路部件22和24的组合来生成光子电路设计图18。例如，光子电路设计工具12可以被实现为在生成光子电路设计图18的期间对将被存储在部件库20中的规定光子和/或电子电路部件22和24中的给定的一个进行设计和/或定义，例如如本文所描述的，用以满足光子电路设计图18所需的设计要求。部件库20还被配置为对与规定光子电路部件22中相应的每一个相关联的物理数据26和与规定电子电路部件24中相应的每一个相关联的物理数据28进行存储。物理数据26和28可以包括与相应的规定光子和电子电路部件22和24的各物理方面有关的各种数据，诸如物理规模；端口(输入和/或输出)的数量、尺寸和/或取向；以及与其他相应的规定光子和电子电路部件22和24的接近和/或取向有关的约束。因此，部件库20可以将规定光子和电子电路部件22和24作为参数化的单元格而存储在存储器系统16中，该存储器系统16包括以单独方式以及以共同方式与规定光子和电子电路部件22和24中相应的每一个的物理布局相关的信息。作为另一示例，规定光子电路部件22可以在部件库20中被定义为预定义的低级别光子部件，例如具有非常基础的光学功能。作为另一示例，规定光子电路部件22可以在部件库20中被定义为高级别光学设备集合，例如包括多个预定义的低级别光学设备和/或电子设备(例如，规定电子部件24)。例如，高级别光学设备集合可以包括具有各种更复杂的光学功能的各种光学设备，例如光学逻辑门或光学调制器等，其包括各种互连的低级别光学设备和/或电子设备。因为低级别光学设备可以被包括在具有已定义的相应的物理数据26和28的规定光子电路部件22和/或规定电子电路部件24中，所以高级别光学设备可以同样地被包括在规定光子电路部件22中并且可以具有预定义的物理数据26。作为示例，光子电路设计工具12可以被实现为生成规定光子电路部件22来作为高级别光学设备，例如如本文所描述的基于在存储为光子电路设计图18之后被存储在部件库20中的高级别光学设备。因此，光子电路设计图18可以随后被实现为更大的光子电路设计图18的一部分(例如，不存在光子电路封装并且具有已定义的物理数据26)。如前所述，通过光子电路设计工具12来生成光子电路网表14。因此，光子电路网表14可以包括将被包含在要生成的光子电路设计图18中的所有的光子和电子电路部件的列表，并因此将制造出所得光子电路。图2示出光子电路网表50的示例图。光子电路网表50可以与图1的示例中所描述的光子电路网表14相对应。例如，可以通过光子电路设计工具12来生成光子电路网表50。因此，在以下对图2的示例的描述中将参考图1的示例。光子电路网表50包括封装约束52，该封装约束52可以是由设计者基于封装(例如，集成芯片)而施加的限制，所得光子电路将在该封装中被制造出。作为示例，封装约束52可以包括与光子电路设计图18的各物理方面有关的规模约束和/或物理约束或各种条件。例如，封装约束52可以包括对光子电路设计图18的输入端口和输出端口的数量和/或位置的约束、以及封装的尺寸和/或规模方面的考虑，其中所得光子电路将在该封装中被制造。此外，如本文所描述的，封装约束52可以包括用于生成光子电路设计图18的另外的约束，诸如响应于设计规则检查(DRC)的突发事件，而该设计规则检查可能会在生成光子电路设计图18的期间出现。光子电路网表50还包括多个(X个)光子设计部件54和多个(Y个)电子设计部件56，其中X和Y是可以相等也可以不相等的整数。光子设计部件54与将被包括在光子电路设计图18中的光子部件中的每一个相对应，并且可以相对于与波长、偏振、模式或其他光学特性有关的特定光学要求而具体化。作为示例，光子设计部件54可以包括光栅、反射器、谐振器、偏振部件、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子电路设计系统，包括：光子电路设计工具，便于用户进行输入以生成光子电路网表，所述光子电路网表包括与光子电路设计图相关联的光子设计部件；存储器系统，对所述光子电路网表和包括多个规定光子设计部件的部件库进行存储，所述光子设计部件从所述多个规定光子设计部件中被选择出，所述部件库进一步包括与所述多个规定光子设计部件的物理特性相关联的物理数据；以及光子电路生成器，从所述存储器中访问所述光子电路网表，并基于所述光子电路网表从所述部件库中访问相关联的光子设计部件，并且基于所述物理特性来实现与光子电路封装中的所述光子设计部件的物理布局及光学互连相关联的分层算法，以生成所述光子电路设计图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光子电路设计系统，包括：光子电路设计工具，便于用户进行输入以生成光子电路网表，所述光子电路网表包括与光子电路设计图相关联的光子设计部件；存储器系统，对所述光子电路网表和包括多个规定光子设计部件的部件库进行存储，所述光子设计部件从所述多个规定光子设计部件中被选择出，所述部件库进一步包括与所述多个规定光子设计部件的物理特性相关联的物理数据；以及光子电路生成器，从所述存储器中访问所述光子电路网表，并基于所述光子电路网表从所述部件库中访问相关联的光子设计部件，并且基于所述物理特性来实现与光子电路封装中的所述光子设计部件的物理布局及光学互连相关联的分层算法，以生成所述光子电路设计图。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述光子电路生成器包括：位置布局算法，基于在所述光子电路网表中定义的位置约束和取向约束中的至少一个来布置所述光子设计部件，以大致上使与所述光子电路设计图相关联的光子电路的物理尺寸最小化。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述光子电路生成器包括：互连算法，基于在所述光子电路网表中定义的端口连接数据，来定义与所述光子设计部件相对于另外的光子设计部件中的至少一个以及与所述光子电路相关联的输入端口和输出端口中的至少一个相关联的光学互连，以大致上使与所述光子电路设计图相关联的光子电路的物理尺寸最小化。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述互连算法通过波导来定义三维中的所述光学互连，并且基于最优阈值来定义所述波导在正交角度下的交点，以大致上使与所述光子电路设计图相关联的所述光子电路的所述物理尺寸最小化。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光子电路网表包括与所述光子电路设计图相关联的电子设计部件，其中所述部件库包括多个规定电子设计部件，所述电子设计部件从所述多个规定电子设计部件中被选择出，所述部件库进一步包括与所述多个规定电子设计部件的物理特性相关联的物理数据。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述光子电路生成器基于所述光子电路网表从所述部件库中访问所述电子设计部件，并且实现与所述电子设计部件相对于所述光子设计部件的物理布局相关联的所述分层算法以及所述电子设计部件的基于所述物理特性的电气互连，以生成所述光子电路设计图。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述光子电路设计工具进一步对可被存储在所述部件库中的另外的光子设计部件以及相关联的物理数据进行定义，其中所述另外的光子设计部件的至少一部分被布置为包括多个预定义的低级别光学设备在内的高级别光学设备集合。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述光子电路网表进一步对与所述光子电路封装的物理特性相关联的封装约束进行定义，与所述光子电路设计图相关联的所述光子电路将在所述光子电路封装中被制造出。9.一种非暂时性计算机可读介质，当通过处理器执行时，所述非暂时性计算机可读介质将实现用于生成光子电路设计图的方法，所述方法包括：通过在电路设计工具处提供的用户输入来生成光子电路网表，所述光子电路网表包括与光子电路设计图相关联的多个光子设计部件；确定与光子电路封装的物理特性相关联的封装约束，与所述光子电路设计图相关联的光子电路将在所述光子电路封装中被制造出；从存储在存储器系统中的部件库中访问与所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·范·韦伦贝格，J·佩尔茨，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US