前 言
4B!]%Mw;c [+>$'Du 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用
OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
Hd6Qy {,*- A*E$_N 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。
C %y AMQ 5U%uS^%DP 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。
0=7C-A1(D ;nSaZ$`5 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。
.(nq"&u-* v5 $"v?PT 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
@ttcFX1:W 8V^gOUF. 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
efRa|7!HK naM4X@jl 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 e2 Ba@e-
t~Ds) 目 录
sR'rY[^/| 1 入门指南 4
Up)b;wR 1.1 OptiBPM安装及说明 4
3v5]L3 1.2 OptiBPM简介 5
prhFA3
rW. 1.3 光波导介绍 8
|L<oKMZY 1.4 快速入门 8
3mpEF<z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
^]AjcctGr 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
t9W_ [_a9 2.2 定义布局设置 29
Dy0cA| E 2.3 创建一个MMI耦合器 31
qvhTc6oH 2.4 插入input plane 35
dt^yEapjM 2.5 运行模拟 39
B1J+`R3OX 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
~@MIG 3 创建一个单弯曲器件 44
Yq3(, 3.1 定义一个单弯曲器件 44
w,9$*=k
3.2 定义布局设置 45
p*n$iroy_{ 3.3 创建一个弧形波导 46
4|7L26,]5 3.4 插入入射面 49
2u/(Q># 3.5 选择输出数据文件 53
3-~_F*%ST 3.6 运行模拟 54
Fl^.J<Dz 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
+2MsyA?6_ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
{#0B~Zr 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
Q/-YLf. 4.2 定义布局设置 61
'+Ts IJh 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
axonqSf 4.4 插入输入面 62
Q->'e-\E<" 4.5 运行模拟 63
ayHI(4!$j 4.6 预览最大值 65
NM 4.7 绘制波导 69
;m{[9i`2 4.8 指定输出波导的路径 69
"EQ}xj 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
r]"
> 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
|4x&f!%m 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
u;J9aKD 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
Su-LZ'C\ 5.1 定义波导材料 75
;m@>v?zE 5.2 定义布局设置 76
oI/@w 5.3 创建波导 76
`Nc3I\tCM 5.4 修改输入平面 77
Dbz\8gmY 5.5 指定波导的路径 78
DV]Kd
7 5.6 运行模拟 79
SL>>]A,E<` 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
R-bICGSE 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
X*}S(9cg\i 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
-GH#nF3G 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
qeH#c=DQ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
Vy&F{T;$ 6.2 定义布局结构 89
/QD}_lh;, 6.3 绘制并定位波导 91
1h"0B 6.4 生成布局脚本 95
X7Cou6r 6.5 插入和编辑输入面 97
X}h{xl 6.6 运行模拟 98
MoO
jM&9 6.7 修改布局脚本 100
LHR%dt|M 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
HOtays,#<} 7 应用预定义扩散过程 104
{;=+#QK/ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
f.Q?-M 7.2 定义布局设置 106
nu4GK}xI 7.3 设计波导 107
/!d,f4n 7.4 设置模拟参数 108
x]Q+M2g? 7.5 运行模拟 110
|o|0qG@g 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
+SZ#s:#SE 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
/M\S^!g@ 7.8 添加一个新的轮廓 111
2p(K0PtX 7.9 创建上方的线性波导 112
w'?uJW 8 各向异性BPM 115
sW@4r/F>:D 8.1 定义材料 116
(*^_wq-; 8.2 创建轮廓 117
N;;!ObVHnP 8.3 定义布局设置 118
2gg5:9 8.4 创建线性波导 120
eWW\m[k]} 8.5 设置模拟参数 121
onHUi]yYu{ 8.6 预览介电常数分量 122
f*bs{H'5 8.7 创建输入面 123
b6R0za 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
+.b~2K1 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
PHT;%;m= 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
.ye5;A} 9.2 定义布局设置 130
8.'%wOU@A 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
y85GKysT 9.4 编辑输入平面 132
u` R 9.5 设置模拟参数 134
Z:u7`% 9.6 运行模拟 135
s:i$ s") 10 电光调制器 138
kplyZ 10.1 定义电解质材料 139
fW <qp 10.2 定义电极材料 140
&HT
PeB 10.3 定义轮廓 141
11%^K=dq 10.4 绘制波导 144
~,m6g&>R 10.5 绘制电极 147
_ N.ZpKVu 10.6 静电模拟 149
-8#Of)W 10.7 电光模拟 151
Y]^[|e8 11 折射率(RI)扫描 155
y~]>J^ 11.1 定义材料和通道 155
pc:~_6S 11.2 定义布局设置 157
C(xdiQJh 11.3 绘制线性波导 160
^Me__Y 11.4 插入输入面 160
&AoXv`l4 11.5 创建脚本 161
zG+oZ 11.6 运行模拟 163
0 \&4? 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
ft?J|AG 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
N=)N
12.1 定义材料 165
oju4.1 12.2 创建参考轮廓 166
2{|
U 12.3 定义布局设置 166
`~VV1 12.4 用户自定义轮廓 167
yLipuMNV 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
]* ': 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
nhiCV>@y 13.1 定义材料 173
gX.4I; 13.2 创建钛扩散轮廓 173
- YJ7ne] 13.3 定义晶圆 174
Z
r 13.4 创建器件 175
gM^ Hs7o, 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
x_s9DkX 13.6 定义电极区域 178
NIQNzq?a^ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
wS hsu_(i 13.8 运行模拟 182
>E^sZmY[f- 13.9 创建脚本 184
Oz-X}eM 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
X8GIRL)lJ 14.1 理论背景 186
!Hr~B.f7 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
=NQDxt} 14.3 生成脚本数据 190
gC>
A*~J; 14.4 导出散射数据 193
\h!%U*!7{ 14.5 创建臂 194
sV%<U-X 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
p?>(y 14.7 加载两个臂的文件 200
g\,pZ]0i 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
&&nvv &a 14.9 连接元件 202
h'|{@X 14.10 运行模拟 203
7b_t%G" 14.11 创建图以查看结果 204
9i;%(b{ 有兴趣可以扫码加微咨询
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