前 言
7'gk=MQc BY9Z}/{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。
v4K! BW jxZf,]>T 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。
NZO86y/ qDqy9u:g 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。
%<r}V<OeR noLr185 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。
I
Bko"|e@ 3dJiu 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。
i/Nc)kKL I2-ue 63 ? 《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
T`,G57-5 RR|X4h0.
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 Z|fi$2k0!
Hy -)yR 目 录
"Pu917_P 1 入门指南 4
+p&zM3:9w 1.1 OptiBPM安装及说明 4
,Vl2U"
1.2 OptiBPM简介 5
Gm &jlN 1.3 光波导介绍 8
*>HS>#S 1.4 快速入门 8
XB@i{/6K 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
R;fe v
1mE 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
_v(5vx_
{ 2.2 定义布局设置 29
(N/-blto 2.3 创建一个MMI耦合器 31
/q8B | (U 2.4 插入input plane 35
!? H:? 2.5 运行模拟 39
-8vGvI> 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
@BPQ > 3 创建一个单弯曲器件 44
K4o']{:U 3.1 定义一个单弯曲器件 44
VbTX;? 3.2 定义布局设置 45
.wUnN8crQ 3.3 创建一个弧形波导 46
qu!x#OY+ 3.4 插入入射面 49
/sn
}Q-Zy2 3.5 选择输出数据文件 53
"kC6G% 3.6 运行模拟 54
{=,G>p 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
n2:Uu>/ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
nf[KD,f 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
Qmb+%z 4.2 定义布局设置 61
K9Onjs%U 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
Y]Z& 4.4 插入输入面 62
wWSw0 H/ 4.5 运行模拟 63
>5?c93? 4.6 预览最大值 65
6`%|-o
: 4.7 绘制波导 69
h~qv_)F_ 4.8 指定输出波导的路径 69
j}K3YfH 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
^uphpABpD 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
>o%X;U
3 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
)2q
r^) 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
etUfdZ 5.1 定义波导材料 75
:;TF_Sv 5.2 定义布局设置 76
9UV}`UM3V 5.3 创建波导 76
XH0o8\. 5.4 修改输入平面 77
r_FI5f 5.5 指定波导的路径 78
MmU`i ,z 5.6 运行模拟 79
h?h)i> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
@P>>:002/ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
C3N1t 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
st~l|| 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
kGC*\?<LmR 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
Z0O0Q =e\Y 6.2 定义布局结构 89
O*lIZ,!n 6.3 绘制并定位波导 91
68w~I7D> 6.4 生成布局脚本 95
t;0]d7ey' 6.5 插入和编辑输入面 97
9~2iA,xs 6.6 运行模拟 98
1(*+_TvZ 6.7 修改布局脚本 100
;CoD5F! 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
pHye8v4fvi 7 应用预定义扩散过程 104
5\O&pz@D 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
;Jb%2?+=! 7.2 定义布局设置 106
k]P'D
. 7.3 设计波导 107
44t;#6p@%> 7.4 设置模拟参数 108
Oiqc]4TL 7.5 运行模拟 110
*a0#PfS[ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
'/rU<.1 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
3u 7A( 7.8 添加一个新的轮廓 111
%KN2iNq 7.9 创建上方的线性波导 112
]/3!t=La 8 各向异性BPM 115
f_;tFP
B 8.1 定义材料 116
m*h O@M 8.2 创建轮廓 117
LaZ
@4/z! 8.3 定义布局设置 118
E7.{SGH} 8.4 创建线性波导 120
,`'A"]" 8.5 设置模拟参数 121
0,):;OI 8.6 预览介电常数分量 122
+z#+}'mT% 8.7 创建输入面 123
V\Y,4&bI 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
[9}<N2,9z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
:/Z1$xS 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
k8SY=HP 9.2 定义布局设置 130
/QCg E~ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
> PL}7f&: 9.4 编辑输入平面 132
|oX9SU l 9.5 设置模拟参数 134
uINEq{yo 9.6 运行模拟 135
8/y8tMm] 10 电光调制器 138
:uqEGnEut 10.1 定义电解质材料 139
G9#3
|B-? 10.2 定义电极材料 140
M\Wg|gpy 10.3 定义轮廓 141
teLZplC=f 10.4 绘制波导 144
E0aFHC[ 10.5 绘制电极 147
{ i4`-w 10.6 静电模拟 149
: Q2=t! 10.7 电光模拟 151
[Z;H=` 11 折射率(RI)扫描 155
3RD+;^}q3 11.1 定义材料和通道 155
Nr"GxezU+A 11.2 定义布局设置 157
(y\.uPu! 11.3 绘制线性波导 160
.)1u0 (? 11.4 插入输入面 160
t: ,lz8Y~ 11.5 创建脚本 161
7s{['t 11.6 运行模拟 163
kFT*So`' 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
VG$%Vs 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
nJ1<8 p 12.1 定义材料 165
$bBUL C 12.2 创建参考轮廓 166
LW/> % 12.3 定义布局设置 166
LJ 9#!r@H 12.4 用户自定义轮廓 167
&Ot9"Aq: 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
?i!d00X 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
]/%CTD(O 13.1 定义材料 173
OU^I/TU 13.2 创建钛扩散轮廓 173
(tT%rj! 13.3 定义晶圆 174
Pp4Q)2X 13.4 创建器件 175
Q'j00/K 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
63t'|9^5 13.6 定义电极区域 178
<K/iX%b? 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
NID2$ p 13.8 运行模拟 182
5twG2p8 13.9 创建脚本 184
qA25P<