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前 言 ms+gq M[R' 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。 ;D[I/U w%6 L" 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。 j{/wG:: lx82:_ 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。 |FFMQ" V0F1X s` 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。 Z$)jPDSr !#WJ(zSq 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 :?#wWF. mT1Q7ta*P 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 8{CBWXo$) k.H4Mf(4 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 b3-+*5L G)9`Qn 目 录 gGbqXG^ 1 入门指南 4 M3)Id?|]6 1.1 OptiBPM安装及说明 4 "+4r4 1.2 OptiBPM简介 5 6". v6 1.3 光波导介绍 8 9v}vCg 1.4 快速入门 8 -$D#u 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 .Na'yS `J 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ;,u7) 2.2 定义布局设置 29 $I\lJ8 2.3 创建一个MMI耦合器 31 DJR r 2.4 插入input plane 35 `{J(S'a` 2.5 运行模拟 39
t;[?Q\ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 xn7bb[g; 3 创建一个单弯曲器件 44 &+pp;1ls 3.1 定义一个单弯曲器件 44 `S=4cS H( 3.2 定义布局设置 45 7)Bizlf 3.3 创建一个弧形波导 46 Yp9%u9tNq 3.4 插入入射面 49 [8`^_i=# 3.5 选择输出数据文件 53 AiV1
vD` 3.6 运行模拟 54 8uetv 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 2fdC @V 4 创建一个MMI星形耦合器 60 sH)40QmO{ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 8';huq@C{ 4.2 定义布局设置 61 BUEV+SZ4 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 y@]:7 4.4 插入输入面 62 6J\A%i 4.5 运行模拟 63 K%>3ev=y.s 4.6 预览最大值 65 dxWG+S 4.7 绘制波导 69 D4QLlP 4.8 指定输出波导的路径 69 YR68'Sft[ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 t3aDDu 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 DYL \=ya1 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Jb`yK@x 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 `[.4SIah 5.1 定义波导材料 75 Csx??T_>r 5.2 定义布局设置 76 ,6^V)F 5.3 创建波导 76 _~E_#cNn 5.4 修改输入平面 77 JuXuS 5.5 指定波导的路径 78 NE!] 5.6 运行模拟 79 ^9*Jz{e 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 }kb6;4>c 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 JztSP? 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ~C ;gEE- 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 (W$>!1~ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 QU^?a~r 6.2 定义布局结构 89 Zk
9 i}H 6.3 绘制并定位波导 91 hk+"c^g:j< 6.4 生成布局脚本 95 w,zgYX& 6.5 插入和编辑输入面 97 Pt%EyFG 6.6 运行模拟 98 ~px)Jd 6.7 修改布局脚本 100 W q>qso 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 tp=/f
!bv 7 应用预定义扩散过程 104 Yu9.0A_) : 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 {(qH8A 7.2 定义布局设置 106 -Mufo.Jz1o 7.3 设计波导 107 W!WeYV}kb 7.4 设置模拟参数 108 FPXB>D' 7.5 运行模拟 110 3gU*,K7 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 *v9 {f? 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 GF awmNZ 7.8 添加一个新的轮廓 111 -&_;x&k
/ 7.9 创建上方的线性波导 112 B"fKv0 8 各向异性BPM 115 M/a5o|>8 8.1 定义材料 116 }{m.\O 8.2 创建轮廓 117 e't1.%w 8.3 定义布局设置 118 A**PGy.Ni 8.4 创建线性波导 120 a$P$Ngi?S 8.5 设置模拟参数 121 !V;glx[ 8.6 预览介电常数分量 122 [+Y;w`;Fq 8.7 创建输入面 123 ,*'aH z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 t:.ZvA3 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 qx\P(dOUf 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 :~+m9r 9.2 定义布局设置 130 ?{*/VJl$ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 wZ =*ejo 9.4 编辑输入平面 132 "?TKz:9r 9.5 设置模拟参数 134 7[u$!.4{* 9.6 运行模拟 135 jneos~ 'n8 10 电光调制器 138 xSoXf0zq: 10.1 定义电解质材料 139 j*}2AI 10.2 定义电极材料 140 dsUY[X-<6 10.3 定义轮廓 141 >^hy@m 10.4 绘制波导 144 :#zv,U&OC 10.5 绘制电极 147 I &I
q 10.6 静电模拟 149 (qXl=e8 10.7 电光模拟 151 `SSUQ#@ 11 折射率(RI)扫描 155 `h|>;u 11.1 定义材料和通道 155 P _3U4J 11.2 定义布局设置 157 vAp?Zl?g 11.3 绘制线性波导 160 h9 &V
11.4 插入输入面 160 AilfeHG 11.5 创建脚本 161 &SE+7HXw 11.6 运行模拟 163 n32.W?9 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 0ge^pO\Z 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 9F"Q2^l' 12.1 定义材料 165 MW6KEiQ" 12.2 创建参考轮廓 166 ]w[T_4l 12.3 定义布局设置 166 GcYT<pwN6 12.4 用户自定义轮廓 167 y?s8UEC 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 C2 ] x 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ,HM~Zs 13.1 定义材料 173 PC}m.tE 13.2 创建钛扩散轮廓 173 #yVMC;J?W 13.3 定义晶圆 174 &k2nt 13.4 创建器件 175 =q-HR+ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 k_<8SG+` 13.6 定义电极区域 178 hu+% X.F4 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 d~b#dcv$" 13.8 运行模拟 182 N>}2&'I 13.9 创建脚本 184 #UpxF?A( 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 j,/t<@S> 14.1 理论背景 186 8fwM)DKS 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 #Qp.O@e 14.3 生成脚本数据 190 M :Aik& 14.4 导出散射数据 193 a:3f>0_t 14.5 创建臂 194 I^z$0 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 .4NQ2k1io 14.7 加载两个臂的文件 200 h8MkfHH7{ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 uJ! yM;{+ 14.9 连接元件 202 _("&jfn
14.10 运行模拟 203 )tV^)n[w 14.11 创建图以查看结果 204 S(f V ,;Z 有兴趣可以扫码加微咨询 Lx"a #rZ `1[GY){?) {PCf'n
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