前 言 9)q3cjP{< W(s4R,j 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。
aLJm%uW6m& NK_|h% 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。
I{`7 0 {*ak>Wud 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。
V2YK T,5 200yN+ ec 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。
"ZuuSi *v>ZE6CL 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。
2@&r!Q|1vR J-F".6i5 《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
E7fx4kV 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 eU?hin@X
ggr `FP?9R6Y 目 录 K}VCFV 1 入门指南 4
> VG 1.1 OptiBPM安装及说明 4
':'g!b`/ 1.2 OptiBPM简介 5
(q>
TKM 1.3 光波导介绍 8
tZrc4$D- 1.4 快速入门 8
3FEJ
9ZyG 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
Zp_(vOc 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
nV;'UpQw 2.2 定义布局设置 29
hvd}l8 2.3 创建一个MMI耦合器 31
U2oCSo5:3N 2.4 插入input plane 35
*sho/[~_ 2.5 运行模拟 39
`BPTcL<W 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
GF'wDi} 3 创建一个单弯曲器件 44
dhl[=Y`
Q 3.1 定义一个单弯曲器件 44
lq/2Y4LE) 3.2 定义布局设置 45
$`=p] 3.3 创建一个弧形波导 46
yzA05 npTl 3.4 插入入射面 49
1^p/#jt 3.5 选择输出数据文件 53
sGvbL-S-f: 3.6 运行模拟 54
pJpapA2l*6 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Zo9<96I& 4 创建一个MMI星形耦合器 60
8sG3<$Z^ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
[uq>b|`RG 4.2 定义布局设置 61
vh9* >[i 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
WL$^B@gXQ 4.4 插入输入面 62
90}{4&C.^ 4.5 运行模拟 63
Q M,!-~t 4.6 预览最大值 65
G1"iu89d 4.7 绘制波导 69
,b+NhxdZ 4.8 指定输出波导的路径 69
E-MPFL 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
cPGlT" 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
+8=$-E= 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
p|4qkJK8 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
"q4tvcK. 5.1 定义波导材料 75
,w
}Po 5.2 定义布局设置 76
g|=_@
pL 5.3 创建波导 76
R#(0C(FI^ 5.4 修改输入平面 77
&v\F ah U 5.5 指定波导的路径 78
]6&NIz`:, 5.6 运行模拟 79
xS18t=" 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
j jpYg 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
'[F:uA 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
.u`[|:K 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
\/-c) 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
?I.9?cQXZ 6.2 定义布局结构 89
fGgt[f[ 6.3 绘制并定位波导 91
r;cDYg 6.4 生成布局脚本 95
0MQ= Rt 6.5 插入和编辑输入面 97
(iIw}f)w 6.6 运行模拟 98
-!\3;/ 6.7 修改布局脚本 100
.{Y;6]9[ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
GnV0~? 7 应用预定义扩散过程 104
p:,Y6[gMo 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
@0`A!5h?u 7.2 定义布局设置 106
e_BG%+;G, 7.3 设计波导 107
Iw1Y?Qia 7.4 设置模拟参数 108
@WJ;T= L 7.5 运行模拟 110
I8F+Z 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
NGra/s,9| 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
A 'qe2] 7.8 添加一个新的轮廓 111
yr]ja-Y 7.9 创建上方的线性波导 112
;#B(L=/ 8 各向异性BPM 115
+,Dc0VC? 8.1 定义材料 116
f*ZU a 8.2 创建轮廓 117
Pms@!yce 8.3 定义布局设置 118
SpH|<L3 8.4 创建线性波导 120
tz1@s nes 8.5 设置模拟参数 121
fBO/0uW 8.6 预览介电常数分量 122
SNEhP5! 8.7 创建输入面 123
V>$( N/1 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
F[qXIL) 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
<+8'H:wz 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
,'NasL8?We 9.2 定义布局设置 130
>DL 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
2:+8]b 3i 9.4 编辑输入平面 132
|@ mz@ 9.5 设置模拟参数 134
npP C;KD 9.6 运行模拟 135
];r!
M0 10 电光调制器 138
K2m>D=w 10.1 定义电解质材料 139
&\zYbGU 10.2 定义电极材料 140
{%jAp11y+O 10.3 定义轮廓 141
G1:}{a5i_ 10.4 绘制波导 144
IQQv+af5 10.5 绘制电极 147
;5a$OM 10.6 静电模拟 149
O5dS$[`j\p 10.7 电光模拟 151
[X(m[u '% 11 折射率(RI)扫描 155
+ a#&W}K 11.1 定义材料和通道 155
J?4{#p 11.2 定义布局设置 157
C|{Sj`,XG 11.3 绘制线性波导 160
rOIb9: 11.4 插入输入面 160
T+8Yd(:hX 11.5 创建脚本 161
'Kelq$dn# 11.6 运行模拟 163
zal]t$z> 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
#h!+b 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
, c.^"5 12.1 定义材料 165
s"L&y <?) 12.2 创建参考轮廓 166
&lc@]y8 12.3 定义布局设置 166
OqGp|` 12.4 用户自定义轮廓 167
sA0Ho6 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
AR"2?2<mJ7 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
?7\V)$00(& 13.1 定义材料 173
Fwm$0=BXL 13.2 创建钛扩散轮廓 173
i Ad&o`C 13.3 定义晶圆 174
= XZU9df 13.4 创建器件 175
glAS$< 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
e8,_"_1:F 13.6 定义电极区域 178
S)CsH1Q [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
"+DA)K 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
B=Hd:P| 13.8 运行模拟 182
h*%p%t<