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前 言 }iZ>Gm'5 j0eGg:: 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。 O*:8gu'Y2 OfAh?^R 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。 CL%+`c0 iax6o+OG| 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。 M.(shIu!+ .Y^UPxf@ 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。 j0]|$p ^-|yF2>` 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 VZRM=;V \`MX\OR 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 =D"H0w <zw @|1/yQgi 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 >@T(^=Q pEn3:.l< 目 录 JBCJVWUt 1 入门指南 4 "\:ZH[j 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ~nSGN% 1.2 OptiBPM简介 5 m$U rY(6d
1.3 光波导介绍 8 t622b?w 1.4 快速入门 8
x|6#
/m 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 jcuC2t 2.1 定义MMI耦合器材料 28 k\~A\UIYo 2.2 定义布局设置 29 pH'1be{K 2.3 创建一个MMI耦合器 31 =)p/p6 2.4 插入input plane 35 POouO/r$ 2.5 运行模拟 39 -nvK*rn>} 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 qDPpGI-Y2e 3 创建一个单弯曲器件 44 }"{NW!RfP 3.1 定义一个单弯曲器件 44 >~% _U+6 3.2 定义布局设置 45 v.aSf`K 3.3 创建一个弧形波导 46 ,XZ[L?
> 3.4 插入入射面 49 ~H0WHqcy 3.5 选择输出数据文件 53 }&o*ZY-1 3.6 运行模拟 54 L,QAE)S'a 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 v8<MAq 4 创建一个MMI星形耦合器 60 9kkYD 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 09RJc3XE9 4.2 定义布局设置 61 ~
3HI; 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 sT^^#$ub 4.4 插入输入面 62 w Jb\Q 4.5 运行模拟 63 1HBdIWhHv. 4.6 预览最大值 65 4/rdr80 4.7 绘制波导 69 #&hu-gMV 4.8 指定输出波导的路径 69 m9Z 3q ; 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 P]pVYX#m 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 gXR1nnK 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 j})6O! L. 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 k?Bc^7l: 5.1 定义波导材料 75 m>@$T
x 5.2 定义布局设置 76 8")1, 5.3 创建波导 76 aXSTA,% 5.4 修改输入平面 77 4~G++|NQ 5.5 指定波导的路径 78 9J$z/j;X 5.6 运行模拟 79 U
=()T}b> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 {FavF 9O 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 qP"<vZ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 8-HMKD#V 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 C7]K9 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 quB.A7~^= 6.2 定义布局结构 89 N o}Ly{
6.3 绘制并定位波导 91 @jE<V=? 6.4 生成布局脚本 95 }v [$uT-q 6.5 插入和编辑输入面 97 {$<X\\&r 6.6 运行模拟 98 hb>,\46} 6.7 修改布局脚本 100 P2nb&lVdu 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 *lN>RWbM% 7 应用预定义扩散过程 104 >Fzu]G4] 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 LWb5C{ 7.2 定义布局设置 106 _Z:WgO]. 7.3 设计波导 107 (i,TxjS'od 7.4 设置模拟参数 108 ]hBp
elKJ 7.5 运行模拟 110 T[iwP~l 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 \pzqUTk 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ]JeA29 7.8 添加一个新的轮廓 111 x.7Ln9 7.9 创建上方的线性波导 112 ,R
j{^-k 8 各向异性BPM 115 =$B:i>z< 8.1 定义材料 116
\|Qx`- 8.2 创建轮廓 117 1RtbQ{2F; 8.3 定义布局设置 118 ,qgph^C 8.4 创建线性波导 120 dpO ZqhRs. 8.5 设置模拟参数 121 29?{QJb 8.6 预览介电常数分量 122 ;[-dth 8.7 创建输入面 123 mCFScT 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 -*sDa6L 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 VP$ `.y 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 R}Ih~zw 9.2 定义布局设置 130 9HlRf6S 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 F z_SID 9.4 编辑输入平面 132 Q0f7gY1-% 9.5 设置模拟参数 134 sskwJu1 9.6 运行模拟 135 ,X&lVv# 10 电光调制器 138 /++CwRz@Gm 10.1 定义电解质材料 139 ?hh4M 10.2 定义电极材料 140 eI@LVi6<b 10.3 定义轮廓 141 *dn~-W. 10.4 绘制波导 144 -hf)%o$ 10.5 绘制电极 147 *5k" v"NM( 10.6 静电模拟 149 ?Sj3-*/? 10.7 电光模拟 151 d v@B-l; 11 折射率(RI)扫描 155 I3QK~ V*j) 11.1 定义材料和通道 155 5!r?U 11.2 定义布局设置 157 (
w(GJ/g 11.3 绘制线性波导 160 a %"My;8 11.4 插入输入面 160 c|[:vin 11.5 创建脚本 161 @Y'BqDFlZ 11.6 运行模拟 163 8[SiIuIV 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ~3Y)o|D3 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 [XWY-q#Gg 12.1 定义材料 165 4tTK5`7N 12.2 创建参考轮廓 166 9x/HQ(1 12.3 定义布局设置 166 `1F[.DdF 12.4 用户自定义轮廓 167 r5XG$:$8\ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 agqB#,i 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @Iz vObK 13.1 定义材料 173 e%w>QN` 13.2 创建钛扩散轮廓 173 -b"7WBl 13.3 定义晶圆 174 0FfBD[E: 13.4 创建器件 175 klduJT
> 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 W is_N3M 13.6 定义电极区域 178 $j*j {}K
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