前 言
gWZzOH* re-;s 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。
fZ6"DJZ PRyZ; @ 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。
G$HXc$OY VBe.&b8 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。
N)tqjq )kl(}.9X
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。
&qO#EEqG] f(r=S Xa* 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。
UOwEA9q% +l8`oQuG 《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
ha -KfkPFE zQNkjQ{mx 上海讯技光电科技有限公司
;I5u"MDHGI 2021年4月
]g0h7q)79 -ghmLMS%t 目 录
B{^ojV;]m 1 入门指南 4
Z<2j#rd 1.1 OptiBPM安装及说明 4
8:=EA3 1.2 OptiBPM简介 5
E#L"*vh 1.3 光波导介绍 8
PAUepO_ 1.4 快速入门 8
-{tB&V~+v 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
;94e 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
}bZcVc2 2.2 定义布局设置 29
'q:t48& 2.3 创建一个MMI耦合器 31
QwaAGUA 2.4 插入input plane 35
w.2[Xx~ 2.5 运行模拟 39
*;noZ9{"+ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
zKP{A Sk 3 创建一个单弯曲器件 44
F6$QEiDu@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
EG|fGkv" 3.2 定义布局设置 45
6L)]nE0^ 3.3 创建一个弧形波导 46
# {'1\@q 3.4 插入入射面 49
!pMp
n%r<] 3.5 选择输出数据文件 53
bx5f\) 3.6 运行模拟 54
Fz 6&.f 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
R;{y]1u 4 创建一个MMI星形耦合器 60
<:tD m 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
}0 BKKU + 4.2 定义布局设置 61
Q#2gjR r 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
F.%g_Xvk: 4.4 插入输入面 62
u*aFWl]= 4.5 运行模拟 63
c@]_V
4.6 预览最大值 65
MBO3y&\S4 4.7 绘制波导 69
_?+gfi+ 4.8 指定输出波导的路径 69
]sbj8 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
b;;C>< 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
1lJY=`8qa 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
!&ly :v! 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
A{3?G-]* 5.1 定义波导材料 75
fF"\$Ny 5.2 定义布局设置 76
+frkC| . 5.3 创建波导 76
f.~-31 5.4 修改输入平面 77
?<l,a!V'6 5.5 指定波导的路径 78
!}TZmwf' 5.6 运行模拟 79
O'OVj 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
*_aeK~du. 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
eVVm"96Q.; 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
"/O`#Do/ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
\"X<\3z2 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
w[A$bqz 6.2 定义布局结构 89
<![]=~z$ 6.3 绘制并定位波导 91
20O\@}2q2M 6.4 生成布局脚本 95
.+'`A"$8 6.5 插入和编辑输入面 97
&f:"p*=a\ 6.6 运行模拟 98
SG)hrd 6.7 修改布局脚本 100
T"NDL[* 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
n&51_.@Q 7 应用预定义扩散过程 104
4Hk eXS. 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
=xa:>Vh# 7.2 定义布局设置 106
.BWCGb2bH 7.3 设计波导 107
"8'aZ.P 7.4 设置模拟参数 108
}qa8o 7.5 运行模拟 110
4}4K6y<q 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
?0{8fGM4 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
Q}A*{9#|
7.8 添加一个新的轮廓 111
["N)=d|LS 7.9 创建上方的线性波导 112
#K5)Rb-H 8 各向异性BPM 115
mX2(SFpJar 8.1 定义材料 116
|#6B<'e' 8.2 创建轮廓 117
0&YW#L|J 8.3 定义布局设置 118
rr@S|k:| 8.4 创建线性波导 120
Y\Z.E; 8.5 设置模拟参数 121
nO'lN<L 8.6 预览介电常数分量 122
/MErS< 6 8.7 创建输入面 123
2itJD1; 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
(.:!_OB0N 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
c%5G3j 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
efK|)_i
: 9.2 定义布局设置 130
7V^\fh5~ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
!c;Z<@ 9.4 编辑输入平面 132
@Qlh 9.5 设置模拟参数 134
y rSTU-5u 9.6 运行模拟 135
8:x{ 10 电光调制器 138
* mzJ)4A 10.1 定义电解质材料 139
AB!P( 10.2 定义电极材料 140
l;N?*2zm[ 10.3 定义轮廓 141
4H<@da} 10.4 绘制波导 144
,-C%+SC 10.5 绘制电极 147
rW.o_z03^ 10.6 静电模拟 149
yBd#*3K1 10.7 电光模拟 151
th$?#4SbR 11 折射率(RI)扫描 155
'Mfn:n+ 11.1 定义材料和通道 155
-2{NIF^H 11.2 定义布局设置 157
W+F^(SC\ 11.3 绘制线性波导 160
4\cJ}p}LZ{ 11.4 插入输入面 160
0Y%u[i/ 11.5 创建脚本 161
doIcO,Q 11.6 运行模拟 163
oVG/[e|c' 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
0gR!W3dh 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
vZDM}u 12.1 定义材料 165
_y,?Cj=u| 12.2 创建参考轮廓 166
|;G9K`8 12.3 定义布局设置 166
^7qqO% 12.4 用户自定义轮廓 167
dB{VY+! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
W?`%it5 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
lK}W%hzU 13.1 定义材料 173
TqvgCk- 13.2 创建钛扩散轮廓 173
0|RFsJ" 13.3 定义晶圆 174
|#y+iXTJ 13.4 创建器件 175
kw%vO6"q( 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
CJ@G8> 13.6 定义电极区域 178
l7+[Zn/v * 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
7Fg-}lJAC 13.8 运行模拟 182
-<Wv7FNpD 13.9 创建脚本 184
0[f8Gb3 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
lURL;h 14.1 理论背景 186
0Gq}x;8H& 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
1>KZ1Kf 14.3 生成脚本数据 190
_P^ xX'v 14.4 导出散射数据 193
wM]j# 14.5 创建臂 194
^}F @*A;o 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
6lp.0B 14.7 加载两个臂的文件 200
ceW,A`J 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
w7(jSPB 14.9 连接元件 202
%, Pwo{SH 14.10 运行模拟 203
"_g3{[es! 14.11 创建图以查看结果 204
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