前 言 Jm^jz ooxzM ` 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。
|1 6v4 R F#R\Ot,hv 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。
meWq9:z =1?yS3 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。
=)>q.R9 ~#Mx&mZ 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。
`cRB!w=KHV DN_C7\CoA 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。
RlL,eU$CS <08 V- 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
<;"=ah7A 上海讯技光电科技有限公司
kV<)>Gs
SZ){1Hu +Enff0 =+ 目 录 (LPc\\Vv 1 入门指南 4
1#uw^{n 1.1 OptiBPM安装及说明 4
]jrxrUl 1.2 OptiBPM简介 5
|`/uS;O 1.3 光波导介绍 8
EF~PM 1.4 快速入门 8
v%Xe)D 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
I'YotV7 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
1r4/McB 2.2 定义布局设置 29
~(S4/d5 2.3 创建一个MMI耦合器 31
&d;$k 2.4 插入input plane 35
a^,RbV/ 2.5 运行模拟 39
M] *pBc(o0 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
C_)>VPD 3 创建一个单弯曲器件 44
h!]A(T\J 3.1 定义一个单弯曲器件 44
g{(nt5|^l 3.2 定义布局设置 45
n-Y'LK40Os 3.3 创建一个弧形波导 46
`7ZJB$7D|* 3.4 插入入射面 49
%W+Fe,] 3.5 选择输出数据文件 53
B.jYU 3.6 运行模拟 54
1>{(dd?L 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
55\mQ|.Jn 4 创建一个MMI星形耦合器 60
i|GC 'XD@ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
(v}: 4.2 定义布局设置 61
zBfBYhS- 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
b<7f:drVC 4.4 插入输入面 62
Awh)@iTL 4.5 运行模拟 63
P!EX;+7+x 4.6 预览最大值 65
r0>T7yPAK 4.7 绘制波导 69
!HYqM(|{. 4.8 指定输出波导的路径 69
H'> 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
w (1a{m?ht 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
q4oZJ -` 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
UJ:B:hh'' 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
!C?z$5g 5.1 定义波导材料 75
N5DS-gv 5.2 定义布局设置 76
N%+M+zEJ 5.3 创建波导 76
f_8~b0` 5.4 修改输入平面 77
K%;yFEZ 5.5 指定波导的路径 78
5$X{{j2 5.6 运行模拟 79
jK53-tF~I 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
r.5F^ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
f -5ZXpWs' 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
`R RORzXoS 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
S{6u\Vy 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
cALs;)z 6.2 定义布局结构 89
w0iEx1i 6.3 绘制并定位波导 91
@T"385> 6.4 生成布局脚本 95
0saEcJ- 6.5 插入和编辑输入面 97
v},sWjv 6.6 运行模拟 98
9`AQsZ2 6.7 修改布局脚本 100
1YxI q565 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
M;R>]wP"V 7 应用预定义扩散过程 104
2_Z60] 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
_NFJm(X. 7.2 定义布局设置 106
Z/x~:u_ 7.3 设计波导 107
0'uj*Y{L 7.4 设置模拟参数 108
FceT' 7.5 运行模拟 110
&0raa 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
,U}8(D~: 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
C'ZU .Y
7.8 添加一个新的轮廓 111
tN~{Mt$-W 7.9 创建上方的线性波导 112
Wj&s5;2a 8 各向异性BPM 115
UuGv= yC^6 8.1 定义材料 116
K9R[
oB]b 8.2 创建轮廓 117
>\ W" 3. 8.3 定义布局设置 118
&BkNkb 0 8.4 创建线性波导 120
dq2v[?*R 8.5 设置模拟参数 121
k>"I!&#g 8.6 预览介电常数分量 122
q2y:bqLWl 8.7 创建输入面 123
`m5iZxhw 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
Tb^9J7] 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
Iu8=[F> 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
M%/D:0 9.2 定义布局设置 130
^^m%[$nw&r 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
DWAU8>c+ 9.4 编辑输入平面 132
/.r($Sg^ 9.5 设置模拟参数 134
N@g+51ye 9.6 运行模拟 135
_~!,x.Dbp 10 电光调制器 138
8'y|cF%U 10.1 定义电解质材料 139
:.<&Y=^ 10.2 定义电极材料 140
&N EzKf 10.3 定义轮廓 141
S`::f(e 10.4 绘制波导 144
)lbF'.i 10.5 绘制电极 147
ee0J;pP2# 10.6 静电模拟 149
kHO\#fF< 10.7 电光模拟 151
1na[=Q2 11 折射率(RI)扫描 155
deNU[ 11.1 定义材料和通道 155
5Ai
Yx} 11.2 定义布局设置 157
_R]h]<TQ 11.3 绘制线性波导 160
X*T9`]l6 11.4 插入输入面 160
*;Vq0a! 11.5 创建脚本 161
m5S/T\,X 11.6 运行模拟 163
2}NfR8
N 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
#xmUND`@ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
m ]\L1& 12.1 定义材料 165
bnlL-]]9z 12.2 创建参考轮廓 166
`F)Iv:;y, 12.3 定义布局设置 166
IAfYlS#<yD 12.4 用户自定义轮廓 167
|:\h3M 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
hm&~6rB 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
.}tL:^'~o 13.1 定义材料 173
Z5\6ca 13.2 创建钛扩散轮廓 173
"-a>Uj")% 13.3 定义晶圆 174
8)i\d` 13.4 创建器件 175
E_++yK^= 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
]SQ_*$` 13.6 定义电极区域 178
T/H*Bo*=5 9DIG K\ 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
r
)T`?y 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
3yTBkFI! 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
{Z|C 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
^3el-dZ 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
"PX~Yc 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
/(q* 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
bc+'n 14.11 创建图以查看结果 204
4o%hH 4EOu)# 有兴趣可以扫码加微联系
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