前 言 R3\oLT4 IN#Z(FMVC 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
8O='Q-&8 $u-yw1FT OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
"1X@t'H38 ;E0aTV)Zp 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
[flx/E C_q@ixF{ 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
<~ 9a3c? 8e{S(FZ7Ed 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
WY3D.z-</ B^yA+&3HI 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
Wd78 bu| 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 [l%6wIP&{
xfsf z3+7gp+I; 目 录 ;(1Xb 1 入门指南 4
Tu*"+*r>s 1.1 OptiBPM安装及说明 4
hNWZ1r~_ 1.2 OptiBPM简介 5
AFN"#M 1.3 光波导介绍 8
vD@=V#T 1.4 快速入门 8
[n!5!/g>j 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
^_C]?D? 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
z&x3":@u< 2.2 定义布局设置 29
U`w `Cr 2.3 创建一个MMI耦合器 31
<{xU.zp'
2.4 插入input plane 35
pZUXXX 2.5 运行模拟 39
m(6SiV=D9 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
~[H+,+XLY+ 3 创建一个单弯曲器件 44
h:qt?$]J 3.1 定义一个单弯曲器件 44
{@tqeu%IM 3.2 定义布局设置 45
brXLx+H8 3.3 创建一个弧形波导 46
We51s^( 3.4 插入入射面 49
5l]G1+ 3.5 选择输出数据文件 53
g E#4 3 3.6 运行模拟 54
:<w2j6V 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
|?=a84n1l 4 创建一个MMI星形耦合器 60
5:r*em 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
FWu[{X; 4.2 定义布局设置 61
F{;{o^Pv 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
%40uw3 4.4 插入输入面 62
=mWr8p-H 4.5 运行模拟 63
3LK]VuZE 4.6 预览最大值 65
P_{jZ}y( 4.7 绘制波导 69
g4"0:^/ 4.8 指定输出波导的路径 69
,|u^-J@
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
wEu"X 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
S>y(3E]I 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
E` O@UW@ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
9f/RD?(1O 5.1 定义波导材料 75
=iZj&B X 5.2 定义布局设置 76
F[HMX4 5.3 创建波导 76
w!8xZu 5.4 修改输入平面 77
WBIJ9e2~ 5.5 指定波导的路径 78
=!pfgE 5.6 运行模拟 79
xP+HdA2X 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
tn@MOOPl 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
}g@5%DI] 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
3\~
RWoB0u 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
h0v4!`PQ- 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
a9<&|L < 6.2 定义布局结构 89
E/[<} ./ 6.3 绘制并定位波导 91
IC[iCrB 6.4 生成布局脚本 95
H/Wo~$ 6.5 插入和编辑输入面 97
|#x]FNg 6.6 运行模拟 98
_Vj uQ 6.7 修改布局脚本 100
} eL*gy 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
4IEF{"c_8 7 应用预定义扩散过程 104
_h2s(u
>\ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
=%UX"K` 7.2 定义布局设置 106
#4Z]/D2G 7.3 设计波导 107
N9s ,.. 7.4 设置模拟参数 108
gr%!<2w 7.5 运行模拟 110
"h >B`S 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
ag~4m5n*~ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
fsr0E=nV 7.8 添加一个新的轮廓 111
k%[pZ5.! 7.9 创建上方的线性波导 112
beN(7jo 8 各向异性BPM 115
4PVkKP'/ 8.1 定义材料 116
xbeVqP 8.2 创建轮廓 117
}RT#V8oc 8.3 定义布局设置 118
P{{pp<tX*& 8.4 创建线性波导 120
Z\@m_/g 8.5 设置模拟参数 121
:^Ouv1!e1 8.6 预览介电常数分量 122
2G4OK7x 8.7 创建输入面 123
"N|gU;~W 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
7j
<:hF~ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
/6$8djw 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
R"0fZENTG 9.2 定义布局设置 130
Le*sLuxk< 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
pO~lVM 9.4 编辑输入平面 132
Mr8r(LGY 9.5 设置模拟参数 134
U<|h4'(@L 9.6 运行模拟 135
SW^/\cJ^ 10 电光调制器 138
4kZ9]5#. 10.1 定义电解质材料 139
R>05MhA+ 10.2 定义电极材料 140
[nBdq"K 10.3 定义轮廓 141
8,(FJ7OCT, 10.4 绘制波导 144
Z6Owxqfht 10.5 绘制电极 147
Tn'_{@E; 10.6 静电模拟 149
i5QG_^X& 10.7 电光模拟 151
?uq7K"B 11 折射率(RI)扫描 155
s?j` _B 11.1 定义材料和通道 155
e{8j(` (;# 11.2 定义布局设置 157
PN$vBFjm 11.3 绘制线性波导 160
-wqnmK+G 11.4 插入输入面 160
qBkI9H 11.5 创建脚本 161
xK3
xiR 11.6 运行模拟 163
e!:/enQo 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
W)0y+H\%
r 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
3*DwXH + 12.1 定义材料 165
o,#[Se*n 12.2 创建参考轮廓 166
<`~zKFUQ[ 12.3 定义布局设置 166
U!0 Qf7D 12.4 用户自定义轮廓 167
tc_D8Q_ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
pX nY= 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
yLo{^4a. 13.1 定义材料 173
?Cu1"bl 13.2 创建钛扩散轮廓 173
7Z(F-B
+j 13.3 定义晶圆 174
w# t[sI"IT 13.4 创建器件 175
7:Jyu/*] 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
h7EKb-@ 13.6 定义电极区域 178
r dc}e"v [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
/Ww_fY 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
b0~AN#Es 13.8 运行模拟 182
5g{L
-8XwI 13.9 创建脚本 184
fCA/ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
q66+x) 14.1 理论背景 186
1>doa1 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
f-V8/ 14.3 生成脚本数据 190
?Q~6\xA 14.4 导出散射数据 193
k#4%d1O} 14.5 创建臂 194
a!;]9}u7 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
XYKWOrkQqa 14.7 加载两个臂的文件 200
"]j GCo>9 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
2^Tj@P7 14.9 连接元件 202
2 us-s 14.10 运行模拟 203
W.xlS
ZEB 14.11 创建图以查看结果 204
:?Xd&u0){ &IQp& ]
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