前 言 ,N@N4<C] &D#B"XI 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{xA{ @< v.{I^= 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。
ydf;g5OZ *%jd>e7d 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。
'[Z.\ l4Q v$ 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。
$*vj7V_ {^6<Ohe4j 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
}`D-]/T8. w02t9vz 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
8Lh[>|~= 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 FXo{|z3
M =6 1j\wvPLr 目 录 YA*E93 J0 1 入门指南 4
U?(+ {4l 1.1 OptiBPM安装及说明 4
ge!Asm K 1.2 OptiBPM简介 5
*Fz#x{zt 1.3 光波导介绍 8
f$]ttU U 1.4 快速入门 8
f<l.%B 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
zJT,Hv . 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
<hzuPi@ 2.2 定义布局设置 29
^5~)m6=2 2.3 创建一个MMI耦合器 31
kf2e-)uUs 2.4 插入input plane 35
_Rey~]iJJ8 2.5 运行模拟 39
^=Egf?|[ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
"7_qB8\ 3 创建一个单弯曲器件 44
6uubkt 3.1 定义一个单弯曲器件 44
r:9H>4m 3.2 定义布局设置 45
?&se]\ 3.3 创建一个弧形波导 46
FaA7m 3.4 插入入射面 49
(h>+ivf| 3.5 选择输出数据文件 53
\X0wr%I 3.6 运行模拟 54
q<!KtI4 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
"i/3m'<2 4 创建一个MMI星形耦合器 60
OCYC
Dn 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
AAld2"r 4.2 定义布局设置 61
0fU^ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
} P/
x@N 4.4 插入输入面 62
Mq2[^l!qu 4.5 运行模拟 63
MtIhpTX 4.6 预览最大值 65
}t9A#GOz 4.7 绘制波导 69
ky98Bz% 4.8 指定输出波导的路径 69
_=68iDXm 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
{uuvgFC 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
6mbHfL>cO 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
XG_Iq , 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
7]6HXR @ 5.1 定义波导材料 75
M/^kita 5.2 定义布局设置 76
~TEKxgU 5.3 创建波导 76
_Q3Ad>,U 5.4 修改输入平面 77
%xWscA%^u 5.5 指定波导的路径 78
ua!g}m~ 5.6 运行模拟 79
0kB!EJ<OdG 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
,"!P{c 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
*|DIG{ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
zOnQ656 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
C5jR|| 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
X[
o9^< 6.2 定义布局结构 89
KGI0|Z]n~ 6.3 绘制并定位波导 91
P"WnU'+ 6.4 生成布局脚本 95
Aa;s.:? 6.5 插入和编辑输入面 97
(~>L \]! 6.6 运行模拟 98
`y!6(xI 6.7 修改布局脚本 100
Nl^{w'X0h 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
@#%rTKD9F 7 应用预定义扩散过程 104
$N#f)8v 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
fuxBoB 7.2 定义布局设置 106
>cPB:kD' 7.3 设计波导 107
2S\~ 7.4 设置模拟参数 108
+jD{O @9 7.5 运行模拟 110
%q@eCN 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
%#Vn?zr|~ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
aO]0|<2
j 7.8 添加一个新的轮廓 111
m$xyUv1 7.9 创建上方的线性波导 112
qK4E:dD 8 各向异性BPM 115
!t["pr\
? 8.1 定义材料 116
%&yD^q_ 8.2 创建轮廓 117
w
1E}F 8.3 定义布局设置 118
*Bt`6u.>e, 8.4 创建线性波导 120
q($lL~Ls 8.5 设置模拟参数 121
8IH&=3 8.6 预览介电常数分量 122
+SmcZ^\OZ 8.7 创建输入面 123
EO,;^RtB 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
m%$z&<! 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
hgE!)UE 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
qB_MDA 9.2 定义布局设置 130
EvMhNq~y5 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
Ho?+?YJ#P 9.4 编辑输入平面 132
DFs
J}`
$ 9.5 设置模拟参数 134
}(-R`.e; 9.6 运行模拟 135
JBa=R^k 10 电光调制器 138
:eI.E:/' 10.1 定义电解质材料 139
`-4c}T 10.2 定义电极材料 140
|Gjd 10.3 定义轮廓 141
xkOyj`IS
10.4 绘制波导 144
r]km1SrS 10.5 绘制电极 147
Nm<3bd 10.6 静电模拟 149
_"J-P={= 10.7 电光模拟 151
KEsMes(* 11 折射率(RI)扫描 155
s_K:h 11.1 定义材料和通道 155
d>NElug 11.2 定义布局设置 157
IQdiVj 11.3 绘制线性波导 160
l{aXX[E&1 11.4 插入输入面 160
V_!hrKkL 11.5 创建脚本 161
R|8)iW^ 11.6 运行模拟 163
W*-+j*e|_P 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
kwK<?\D 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Tm[IOuhM'? 12.1 定义材料 165
F)lDK. 12.2 创建参考轮廓 166
h5x FP 12.3 定义布局设置 166
,/|"0$p2x 12.4 用户自定义轮廓 167
J`uV $l: 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
FbJlyWND 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
<;+&`R 13.1 定义材料 173
znFa4 13.2 创建钛扩散轮廓 173
,#UaWq@7 13.3 定义晶圆 174
a~7`;Ar 13.4 创建器件 175
*xM4nUu<~ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
,K6s'3O(LW 13.6 定义电极区域 178
e[yk'E [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
;->(hFJt 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
zm9>"(H 13.8 运行模拟 182
$dgY#ST% 13.9 创建脚本 184
y!."FoQ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
c@~\ FUr 14.1 理论背景 186
7P?z{x':T 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
w=s:eM@ 14.3 生成脚本数据 190
|jk"; h 14.4 导出散射数据 193
|(*ReQ?= 14.5 创建臂 194
cc*A/lD 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
a"0Xam 14.7 加载两个臂的文件 200
,mhO\P96ik 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
D1;H, 14.9 连接元件 202
tz)aQ6p\X 14.10 运行模拟 203
G}&B{Ir 14.11 创建图以查看结果 204
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有兴趣可以扫码加微联系 f6j;Y<}' g