前 言
[0yKd?e qWKpnofa 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。
`j(\9j ok yU\&\fD>j 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。
5g&.P\c{ P.3j |)NW 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。
T=:O(R1*0 E:4`x_~qQ 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。
o; { p&B98c 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。
Y4){{bEp }+#-\a2 《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
$Eg|Qc-1 "w9`UFu%^e 上海讯技光电科技有限公司
,IA0n79 2021年4月
PH9MB R3d>|`) + 目 录
{CR~G2Z 1 入门指南 4
^)rX27!G 1.1 OptiBPM安装及说明 4
zAC 1.2 OptiBPM简介 5
2uZ
<q?= 1.3 光波导介绍 8
LVq3R 8A 1.4 快速入门 8
y1,L0v$=} 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
%h g=@7,| 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
yTz@q>6s- 2.2 定义布局设置 29
"BK'<j^q 2.3 创建一个MMI耦合器 31
SWD
v\Vr 2.4 插入input plane 35
VmF?8Vi4 2.5 运行模拟 39
xYc)iH6& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
l2+qP{_4 3 创建一个单弯曲器件 44
dD1`[% 3.1 定义一个单弯曲器件 44
O}MY:6Pe 3.2 定义布局设置 45
yrnB]$hf
3.3 创建一个弧形波导 46
^-w:D 3.4 插入入射面 49
7e/Uc!&* 3.5 选择输出数据文件 53
S+R<wv,6 3.6 运行模拟 54
Vs]+MAL 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
BXO(B'1)] 4 创建一个MMI星形耦合器 60
v$K`C; 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
pB@8b$8(Z 4.2 定义布局设置 61
PYkcGtVa_ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
] ^tor 4.4 插入输入面 62
z) yUBcq 4.5 运行模拟 63
oylY1~~}0K 4.6 预览最大值 65
k.rP}76 4.7 绘制波导 69
[VT& 4.8 指定输出波导的路径 69
l\-1W2 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
l:a+o gm3 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
J|sX{/WT 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
!.zUY6 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
;j-@
$j 5.1 定义波导材料 75
Cmm"K[>Rx 5.2 定义布局设置 76
X, <l 5.3 创建波导 76
+h pXMO%? 5.4 修改输入平面 77
=%znY`0b56 5.5 指定波导的路径 78
;o,t* 5.6 运行模拟 79
@b=tjQO_ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
8X!UtHml 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
yHurt>8b[ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
<&n3" 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
v'a]SpE5 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
hqnJ@N$yY 6.2 定义布局结构 89
;9q3FuR 6.3 绘制并定位波导 91
Dw%>y93V 6.4 生成布局脚本 95
`)`_G!a 6.5 插入和编辑输入面 97
N;>>HN[bBP 6.6 运行模拟 98
Gnj;=f 6.7 修改布局脚本 100
jC*(ZF1B 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
-g]/Ko]2@$ 7 应用预定义扩散过程 104
3I^KJ/)A 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
4))u*c/, 7.2 定义布局设置 106
>@[`, 7.3 设计波导 107
bS3qX{5 7.4 设置模拟参数 108
9xB^dKM3 7.5 运行模拟 110
Un]`Gd]: 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
aa_&WHXkt 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
q#pBlJ.LK 7.8 添加一个新的轮廓 111
yc+#LZ~(a 7.9 创建上方的线性波导 112
/_rQ>PgSZW 8 各向异性BPM 115
7$z")JB 8.1 定义材料 116
!w[<?+%%n 8.2 创建轮廓 117
}H?8~S= 8.3 定义布局设置 118
QBR9BR 8.4 创建线性波导 120
qRJg/~_h{ 8.5 设置模拟参数 121
%;!@\5$ 8.6 预览介电常数分量 122
i6kW"5t 8.7 创建输入面 123
{DI_i +2 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
y+(<Is0w 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
h.%VWsAO7 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
#~Lh#@h 9.2 定义布局设置 130
Lbq"( b 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
&"._%S58V 9.4 编辑输入平面 132
Gs7mO 9.5 设置模拟参数 134
?Gp~i] 9.6 运行模拟 135
`-D6:- ,w 10 电光调制器 138
vYL{5,t {1 10.1 定义电解质材料 139
w^ui%9
&6H 10.2 定义电极材料 140
C:hfI;*7 10.3 定义轮廓 141
s^^X.z , 10.4 绘制波导 144
@I]uK[qd 10.5 绘制电极 147
O*z x{a6 10.6 静电模拟 149
%bt2^ 10.7 电光模拟 151
_R1UEE3M 11 折射率(RI)扫描 155
;} gvBI2e 11.1 定义材料和通道 155
C N"Vw 11.2 定义布局设置 157
Fw+JhIVP 11.3 绘制线性波导 160
n #p6i 11.4 插入输入面 160
[{Fr{La`D' 11.5 创建脚本 161
( iP,F] 11.6 运行模拟 163
8doT`rI1 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
7t\kof 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
uz
` H 12.1 定义材料 165
6](vnS; 12.2 创建参考轮廓 166
l'W?X ' 12.3 定义布局设置 166
x~$P.X7(~ 12.4 用户自定义轮廓 167
$sU?VA'h 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
";`ddN3 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
)3.udx 13.1 定义材料 173
Umv_{n` 13.2 创建钛扩散轮廓 173
!#rZeDmw 13.3 定义晶圆 174
7V 4iPx 13.4 创建器件 175
RT9fp(6* 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
X-3L4@T:? 13.6 定义电极区域 178
T)3#U8sT 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
,ZD!Qb 13.8 运行模拟 182
vn
.wM 13.9 创建脚本 184
0+/L?J3 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
XZV)4=5iSO 14.1 理论背景 186
%N/I;` 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
[dk|lkj@u\ 14.3 生成脚本数据 190
[^"e~ 14.4 导出散射数据 193
KofjveOiC 14.5 创建臂 194
f4/!iiS}r 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
;)83tx
/ 14.7 加载两个臂的文件 200
ZB`!@/3X 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
3dcZ1Yrn 14.9 连接元件 202
plsf` a 14.10 运行模拟 203
_L_SNjA_ 14.11 创建图以查看结果 204
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