第二種FDTD方法是與時間相關(guān)的Maxwell等式在網(wǎng)格上的一種離散表現(xiàn)，透過將系統(tǒng)的時間變化響應(yīng)進(jìn)行傅利葉轉(zhuǎn)換為輸入，并在單次模擬中擷取到較寬帶寬的響應(yīng)。這是一種真正全向性的方法，但具有運(yùn)算密集的特性，通常要求高度優(yōu)化。

　　一旦這兩個步驟完成后，就可以在時域或頻域上進(jìn)行完整的電路仿真。不僅能實(shí)現(xiàn)光子電路的功能性設(shè)計(jì)驗(yàn)證，還能優(yōu)化組件及其聯(lián)機(jī)能力，以及評估容差與虛擬實(shí)驗(yàn)。

　　同樣地，市場上有好幾種這方面的商用工具，如Filarete的ASPIC或VPIcomponentMaker，設(shè)計(jì)公司也能協(xié)助為模擬每個階段選擇最合適的工具，或是檢查所需要的建模和模擬工作。

　　圖4：不同的光波導(dǎo)幾何形狀

　　最后一步是在光子的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具中布局電路，輸出具有分層信息的標(biāo)準(zhǔn)GDSII檔案。在此使用參數(shù)化芯片和光罩布局非常重要，因?yàn)檫@能避免任何可能影響連續(xù)性的人工繪制或布局錯誤，以簡化布線作業(yè)。大多數(shù)光學(xué)代工廠提供的制程設(shè)計(jì)套件（PDK）可用于其平臺上實(shí)現(xiàn)最常用的建構(gòu)模塊，如連接光纖端口的直線波導(dǎo)（帶和條）、彎管、多模干擾耦合器、光柵耦合器和邊緣耦合器，以及光電二極管、半導(dǎo)體光學(xué)放大器、調(diào)變器、加熱器和DBR或DFB激光器等主動組件。

　　這種PDK使用標(biāo)準(zhǔn)語言以及透過PDA標(biāo)準(zhǔn)流程的統(tǒng)一架構(gòu)，支持多家EDA供貨商工具之間的互操作性，其中的構(gòu)建模塊通常包括參數(shù)化組件布局，也稱之為pCell。

　　由于制造光子芯片需要大量的時間與資成本，設(shè)計(jì)公司也提供自家的設(shè)計(jì)庫，？補(bǔ)強(qiáng)其代工廠PDK，并協(xié)助設(shè)計(jì)驗(yàn)證和規(guī)則檢查，這對于降低整個開發(fā)風(fēng)險至關(guān)重要。

　　圖5：在光子磷化銦芯片上制造的完整的微型光束控制系統(tǒng)

　　總之，在整個設(shè)計(jì)過程結(jié)束時，不僅要將布局設(shè)計(jì)交給代工廠，隨后還必須在制造的晶粒上進(jìn)行光學(xué)表征，并將設(shè)計(jì)模型反饋至仿真工具中，以驗(yàn)證系統(tǒng)功能和制造容差。

　　在開發(fā)最終需要投產(chǎn)的任何復(fù)雜系統(tǒng)時，這對于反復(fù)優(yōu)化光子電路可說是關(guān)鍵的一步。當(dāng)制造的芯片數(shù)量超過一定值時，建議利用測試公司提供的自動化表征裝置和量測設(shè)備，以便加快進(jìn)程，并獲得可靠和一致的信息。

　　最后，在設(shè)計(jì)光子芯片時還有許多其它因素要考慮，如測試要求、封裝標(biāo)準(zhǔn)或最佳實(shí)踐，以及特殊的設(shè)計(jì)要求、快捷方式和以及每家具體代工廠有關(guān)的優(yōu)化等。

　　設(shè)計(jì)公司通常不僅提供設(shè)計(jì)，還提供測試服務(wù)，例如VLC Photonics可支持在所有主要的材料平臺上開發(fā)任何的光子芯片，過去十年來在整個無晶圓廠生態(tài)系統(tǒng)中也收獲甚豐。

　　圖6：以硅光子開發(fā)的中階光柵波分多任務(wù)器，瞄準(zhǔn)光數(shù)據(jù)通訊應(yīng)用