前 言
GN%<"I. M71R -B`- 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。
OX)BP.h# ((9YG 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。
51/sTx<Z} ?z"YC&Tp 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。
*. dKR r /yHmEk& 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。
`r.N 7kM4Ei 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。
KL~AzLI J" wKR y 《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
th Q J(w q(1r<2 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 GWh|FEqUbf
~9i qD 目 录
G|V\^.f< 1 入门指南 4
m9b(3 1.1 OptiBPM安装及说明 4
i0i`k^bA 1.2 OptiBPM简介 5
7uA\&/
, 1.3 光波导介绍 8
k) 3s? 1.4 快速入门 8
L`pY27| 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
1O9$W?)Q 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
a'^0.1 2.2 定义布局设置 29
#}j]XWy 2.3 创建一个MMI耦合器 31
Y`=z.D{ 2.4 插入input plane 35
h;}ODK(. 2.5 运行模拟 39
N=<=dp( 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
.SBc5KX 3 创建一个单弯曲器件 44
*sAOpf@M 3.1 定义一个单弯曲器件 44
}_vM&.GFlL 3.2 定义布局设置 45
6.UKB<sV 3.3 创建一个弧形波导 46
s%bUgO%& 3.4 插入入射面 49
l"?]BC~ 3.5 选择输出数据文件 53
lkN'uZ 3.6 运行模拟 54
[DL|Ht> 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
`M6YblnJZ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
Ba<#1p7_ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
^K/G 5 4.2 定义布局设置 61
`_0)kdu 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
"p`o]$Wv 4.4 插入输入面 62
Djyp3uUA/ 4.5 运行模拟 63
m"q/,}DR 4.6 预览最大值 65
Bjtj{B 4.7 绘制波导 69
+yiU@K).0 4.8 指定输出波导的路径 69
CY5w$E 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
#9INX`s- 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
"C& J wm? 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
+L n M\n 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
;i}i5yv2
5.1 定义波导材料 75
<(Tiazg 5.2 定义布局设置 76
r
/^'Xj'( 5.3 创建波导 76
"W3W:vl! 5.4 修改输入平面 77
`fLfT' 5.5 指定波导的路径 78
RpU Lm1b 5.6 运行模拟 79
a&8l[xe1 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
hk/ + 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
we
}#Ru* 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
MHGj vSx 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
s5nB(L*Pjp 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
1"M"h_4 6.2 定义布局结构 89
gfxoJihE 6.3 绘制并定位波导 91
i>WOYI9 6.4 生成布局脚本 95
x}_rnf_ 6.5 插入和编辑输入面 97
F@Pem 6.6 运行模拟 98
&Q<EfB 6.7 修改布局脚本 100
\3L$I-]m 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
#0jSZ g^," 7 应用预定义扩散过程 104
;r%<2( 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
n}+wd9J*!2 7.2 定义布局设置 106
}Z^FEd"y 7.3 设计波导 107
l'W3=,G[? 7.4 设置模拟参数 108
@h!U 7.5 运行模拟 110
B*32D8t`u 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
%bEGv:88s 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
33O)k*g 7.8 添加一个新的轮廓 111
MPqY?KF 7.9 创建上方的线性波导 112
JN-D/s 8 各向异性BPM 115
;g&7*1E 8.1 定义材料 116
y Y'gx|\ 8.2 创建轮廓 117
$#F;xys 8.3 定义布局设置 118
o.p+j 8.4 创建线性波导 120
7 FEzak' 8.5 设置模拟参数 121
U`:l AG 8.6 预览介电常数分量 122
m2jwqx{G 8.7 创建输入面 123
)hePN4edj 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
Ml'bZLwq 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
GU2]/\W*a 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
>3<&V{<K 9.2 定义布局设置 130
" vv$%^ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
M4R%Gr,La 9.4 编辑输入平面 132
qxRT1B]{Wx 9.5 设置模拟参数 134
MoZU(j 9.6 运行模拟 135
w2.qT+;v 10 电光调制器 138
8[vl3C 10.1 定义电解质材料 139
@>d&5}F_>{ 10.2 定义电极材料 140
}]uB?
+c 10.3 定义轮廓 141
@ARAX\F 10.4 绘制波导 144
HJnv'^yn 10.5 绘制电极 147
'SsPx&)l 10.6 静电模拟 149
Ej-=y2j{g 10.7 电光模拟 151
y.L|rRe@P 11 折射率(RI)扫描 155
kxcgOjrmI 11.1 定义材料和通道 155
E|KLK4] 11.2 定义布局设置 157
cP/F|uG5 11.3 绘制线性波导 160
x0}<n99qE 11.4 插入输入面 160
at_dmU2[7 11.5 创建脚本 161
,{#RrF e 11.6 运行模拟 163
d,Im&j_Z 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
9\\@I
=; 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
ZE5-i@1 12.1 定义材料 165
CUAg{] 12.2 创建参考轮廓 166
iKP\/LR<n 12.3 定义布局设置 166
okd
``vG 12.4 用户自定义轮廓 167
}Bv30V2-( 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
WM~J,`]J 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
sa\|"IkD2 13.1 定义材料 173
'[7C~r{% 13.2 创建钛扩散轮廓 173
wz*)L
(pP 13.3 定义晶圆 174
'lQ 13.4 创建器件 175
A>rW Go.{E 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
NgDZ4&L 13.6 定义电极区域 178
_47j9m]f 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
/6Jy'"+'0 13.8 运行模拟 182
j]cXLY
13.9 创建脚本 184
V1UUAvN7s 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
=R"Eb1 14.1 理论背景 186
D}k-2RM2k 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
.:#_5K 14.3 生成脚本数据 190
s[vPH8qb 14.4 导出散射数据 193
W(]E04 14.5 创建臂 194
RE(=! 8lGR 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
B.C H9M 14.7 加载两个臂的文件 200
KoxGxHz^Y3 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
yhJA;&}> 14.9 连接元件 202
4{Yy05PFS 14.10 运行模拟 203
oF 1W}DtA 14.11 创建图以查看结果 204
b7>,-O 有兴趣可以扫码加微咨询
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