集成光子预测系统（IPPC）
集成光子预测系统（Integrated Photonic Prediction System, IPPC）旨在为用户提供快速设计特定结构的光子器件和光电子链路的方法。
1 研究背景
后摩尔时代，随着集成电路走向物理和理论极限，集成光子技术作为可替代方案，得到越来越多的关注。然而，无论是集成光子器件设计、还是集成光电子系统链路设计，都需要花费大量的仿真时间。同时，在设计过程中，最终设计不是一步达成的，其间，需要大量的迭代仿真才能设计出最终符合要求的设计结构。然而，在过去，从初始构想到设计结果中大量的无效仿真数据都被舍弃。为帮助设计者节约仿真时间同时对无效数据加以利用，集成光子预测系统（Integrated Photonic Prediction System, IPPC）应运而生。
集成光子预测系统，充分利用设计过程中的全部无效仿真数据，在该数据的基础上，通过数据采集系统将其补充成完备数据集，然后利用人工神经网络学习数据从而实现单一器件或单一系统链路的设计预测。集成光子预测系统，通过对无效仿真数据的利用，可帮助用户进一步探索该结构下器件的功能以及应用场景。同时，随着数据量的膨胀，单一器件（或系统）之间的边界会被精心设计的数据集慢慢抹平，从而实现单一网络至多器件多系统甚至任意结构的预测。
目前，集成光子预测系统支持类光子晶体结构的双通道波分复用器件设计，以及基于微环的四通道波分复用链路设计。特别是，集成光子预测系统内置频域有限差分（fdfd）电磁求解算法以及可一键调用集成光电子链路仿真软件 pSim Plus，支持预测器件以及链路的实时仿真验证。
2 集成光子器件预测展示
2.1 数据采集与数据预处理
2.2 预测网络架构与训练
2.3 光子器件预测结果展示
根据用户输入的模型以及目的波峰位置，集成光子预测系统输出 400 维预测数据，输出的结构可实时在系统界面上显示。并且，系统支持调用频域有限差分电磁求解方法对预测结构在线仿真，仿真结果亦可在系统界面实时显示。
3 集成光子链路预测展示
3.1 数据采集与数据预处理
3.2 预测网络架构与训练
3.3 光子系统预测结果展示
集成光子预测系统根据用户输入模型，以及最终波分复用链路每个波峰的位置进行预测，给出链路设计参数。
同时，集成光子预测系统支持一键导出至集成光电子链路仿真软件 pSim Plus 中进行仿真验证。
4 总结
设计过程中的无效仿真是设计结构从无到有产生的记忆，这些记忆数据在过去由于被舍弃于是被重复的经历。集成光子预测系统通过充分利用现阶段设计过程中的无效数据，为用户实现同一结构不同功能的器件节约时间。最重要的是，随着数据量的增长以及数据集的标准化，集成光子预测系统可实现更多器件、更多系统的预测，为支持单一模型到多拓扑结构预测的奠定了基础。
⚓ Carl Zhao
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💭 曾经也是追光少年，然而少年归来已不再是少年，但依然在追光的路上。
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