前 言 <pd6,l\ ]:* 8
Mb# 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。
TmS;ybsG @\gTi;u/x 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。
6T%5vg_};' wn*z* 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。
)k5lA=(Yr+ u7|{~D&f 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。
mT
N6-V c"aiZ(aP 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。
]+\@_1<ZI MFHPh8P 《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
GD1=Fb"&) 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 3Rid1;L0U
lD09(|` oOk.Fq 目 录 DbSl}N ; 1 入门指南 4
I\R5Cb<p 1.1 OptiBPM安装及说明 4
< 4DWH 1.2 OptiBPM简介 5
w>I>9O}(` 1.3 光波导介绍 8
oF/5mh__(K 1.4 快速入门 8
K?')#%Z/{# 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
5GK=R aV 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
,x5`5mT3 2.2 定义布局设置 29
`n8) o %E9 2.3 创建一个MMI耦合器 31
6y)xMX 2.4 插入input plane 35
SdUtAC2 2.5 运行模拟 39
8F0+\40 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
b2
~~!C 3 创建一个单弯曲器件 44
kr7f<;rmJ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
8WWRKP1V 3.2 定义布局设置 45
z602(mxGg 3.3 创建一个弧形波导 46
J'.:l} g!1 3.4 插入入射面 49
9vL`|`Vau 3.5 选择输出数据文件 53
'MKkC(]4 3.6 运行模拟 54
=SLP}bP{: 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
<FH3ePz 4 创建一个MMI星形耦合器 60
rtDm<aUh 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
@f0~a 4.2 定义布局设置 61
84P^7[YX> 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
)rD] y2^< 4.4 插入输入面 62
".| 9h 4.5 运行模拟 63
~\hA-l36 4.6 预览最大值 65
Ns9cx 4.7 绘制波导 69
VL"ZC:n)- 4.8 指定输出波导的路径 69
!mpRLBH 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
wP1dPl_j:0 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
MoA2Cp;8X 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
h 88iZK 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
s)yEVh 5.1 定义波导材料 75
1rC8]M.N 5.2 定义布局设置 76
q
/|<>s 5.3 创建波导 76
=HP_IG_ 5.4 修改输入平面 77
,*0>CBJvv 5.5 指定波导的路径 78
}Evy fc#D 5.6 运行模拟 79
%Zx/XMs}e 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
BW:&AP@B 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
+IVVsVp 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
/exV6D r 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
;: Hfkyy] 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
8_f0P8R!y 6.2 定义布局结构 89
iAf, :g 6.3 绘制并定位波导 91
133lIX+(k 6.4 生成布局脚本 95
(|ga#%iI 6.5 插入和编辑输入面 97
}*$-rieg 6.6 运行模拟 98
2U>1-p&dn 6.7 修改布局脚本 100
]*}*zXN/E 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
+n9&q#ah 7 应用预定义扩散过程 104
FHM^x2 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
U_!"&O5lr 7.2 定义布局设置 106
i[d-n/) 7.3 设计波导 107
=0,")aa! 7.4 设置模拟参数 108
Du$kDCU 7.5 运行模拟 110
@Sub.z&T{ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
o&*1Mx<+ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
abD55YJY 7.8 添加一个新的轮廓 111
(0D0G-r: 7.9 创建上方的线性波导 112
Ym&_IOx 8 各向异性BPM 115
4,FkA_k 8.1 定义材料 116
e@k
ti@ZJ 8.2 创建轮廓 117
ezwcOYMXK 8.3 定义布局设置 118
[$.oyjd 8.4 创建线性波导 120
~,R_ 8.5 设置模拟参数 121
.IpwTke' 8.6 预览介电常数分量 122
k4pvp5}% 8.7 创建输入面 123
~u%9@}Oo> 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
1$@k@*u\ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
A &w)@DOe 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
:Iwe> ;} 9.2 定义布局设置 130
y+Q!4A 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
E_WiQ?p
9.4 编辑输入平面 132
"5XD+qi 9.5 设置模拟参数 134
4x8mJ4[H^ 9.6 运行模拟 135
.d8) * 10 电光调制器 138
bL
*; N3#E 10.1 定义电解质材料 139
_}jj>+zA` 10.2 定义电极材料 140
Ow//#: 10.3 定义轮廓 141
uHz
D 10.4 绘制波导 144
P;hjr; 10.5 绘制电极 147
FjiLc=RXXz 10.6 静电模拟 149
9]NsWd^^ 10.7 电光模拟 151
Vize0fsD 11 折射率(RI)扫描 155
+t.T+`
EG 11.1 定义材料和通道 155
+tfmBZl^ 11.2 定义布局设置 157
?{_dW=AQ1 11.3 绘制线性波导 160
\jq1F9, 11.4 插入输入面 160
-Rjn<bTIy 11.5 创建脚本 161
zRvYN 11.6 运行模拟 163
e"^1- U\ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
9IMRWtZWT 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
UfcM2OmbK 12.1 定义材料 165
Duptles 12.2 创建参考轮廓 166
IA8kq =W 12.3 定义布局设置 166
ODv)-J 12.4 用户自定义轮廓 167
Bu!Gy8\ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
v%zI~g.L 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
7
hnTHL 13.1 定义材料 173
uT;Qo{G^ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
(CZRX9TT1 13.3 定义晶圆 174
T'Jw\u>"R 13.4 创建器件 175
wQ.ild 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
%5F=!(w 13.6 定义电极区域 178
Y
3KCIL9 "]MF =-v [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
wy) Frg 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
%K ]u" 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
C:4h 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
5^*
d4[&+ 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
db#y]>^l 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
lZn <v'y 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
>2VB.f 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
Z8'uZ#=Yw 14.11 创建图以查看结果 204
z)|56
F7' T w"^I*B 有兴趣可以扫码加微联系