前 言 #`
gu<xlW zMu9A| 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。
;"x+V gS' |xcC'1WU 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。
`Ucj_6&Tqs H"8B4~*7H 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。
05T?c{ ; VGD~) z57 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。
p|2GPrA]aL 6bhb_U'f 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。
_!qD/[/ \
*[Ht!y 《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
qb=2J5su 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 Ih|4ISI
(k #xF"yI 6h)_{|
L ) 目 录 #jg-q|nd 1 入门指南 4
KFHZ3HZ:> 1.1 OptiBPM安装及说明 4
GZu12\0nZ 1.2 OptiBPM简介 5
O5-GrR^yt 1.3 光波导介绍 8
5(J?C-Pk 1.4 快速入门 8
Ovk=s,a)K
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
I V#8W 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
sV,Yz3E<u$ 2.2 定义布局设置 29
)5~T%_ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
q%])dZ!lE 2.4 插入input plane 35
\DS*G7.A+& 2.5 运行模拟 39
Od~uYOL/B 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
V<S6a 3 创建一个单弯曲器件 44
te-xhJ&K 3.1 定义一个单弯曲器件 44
TS9<uRO0 3.2 定义布局设置 45
qzbW0AM[M 3.3 创建一个弧形波导 46
ZAn @NA= 3.4 插入入射面 49
S,6/X.QBv 3.5 选择输出数据文件 53
TG$#aX\' 3.6 运行模拟 54
re[5lFQ~Z 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
By8SRWs 4 创建一个MMI星形耦合器 60
ZBpcC0
z 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
E#:!&{O 4.2 定义布局设置 61
sED"}F) 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
zY:3*DiM 4.4 插入输入面 62
AF"7 _ 4.5 运行模拟 63
!' ^l}K> 4.6 预览最大值 65
5aW#zgxXg 4.7 绘制波导 69
4z(B`t~7 4.8 指定输出波导的路径 69
g{6jN 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
yjL+1_"B 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
AaA!U!B 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Gm:s;w-;v 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
U52V1b 5.1 定义波导材料 75
dV38-IfGkl 5.2 定义布局设置 76
SkmTW@v 5.3 创建波导 76
Zw0KV%7hD 5.4 修改输入平面 77
y4h
=e~ 5.5 指定波导的路径 78
ptT-{vG 5.6 运行模拟 79
Ue9Y+'-x
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
Y,0Z&6 < 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
XN Uw 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
/i>n1>~yn 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
3W[?D8yi) 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
A_S7z*T 6.2 定义布局结构 89
?s$d("~ 6.3 绘制并定位波导 91
/Z:NoTGn 6.4 生成布局脚本 95
L5x;#\#p 6.5 插入和编辑输入面 97
EQ~<NzRp= 6.6 运行模拟 98
6H'A]0 6.7 修改布局脚本 100
*Igb3xK% 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
W.[!Q` 7 应用预定义扩散过程 104
Ez|NQ:o 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
jdJTOT 7.2 定义布局设置 106
;LP3 7.3 设计波导 107
d%0Gsga} 7.4 设置模拟参数 108
UU>+ b: 7.5 运行模拟 110
v; i4ZSV^A 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
3S+9LOrhY 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
|3e+ K. 7.8 添加一个新的轮廓 111
]?1_.Wjtt 7.9 创建上方的线性波导 112
f4P({V 8 各向异性BPM 115
<<?32r~ 8.1 定义材料 116
#tu>h 8.2 创建轮廓 117
bVU4H$k 8.3 定义布局设置 118
E&kv4, 8.4 创建线性波导 120
;]grbqXVE 8.5 设置模拟参数 121
Fdhgm{Y2s 8.6 预览介电常数分量 122
zJy=1r 8.7 创建输入面 123
tE=09J%z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
EB!ne)X 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
37kFbR@x 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
Jg=!GU/:: 9.2 定义布局设置 130
b;jdk w| 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
T>%
5<P 9.4 编辑输入平面 132
_?O' A" 9.5 设置模拟参数 134
i#b /.oa 9.6 运行模拟 135
@6~lZgXOV[ 10 电光调制器 138
Skci;4T( 10.1 定义电解质材料 139
I?g}q,!] 10.2 定义电极材料 140
xgcJEox! 10.3 定义轮廓 141
s$pXn&: 10.4 绘制波导 144
~|S0E:*. 10.5 绘制电极 147
7u&l]NC?y 10.6 静电模拟 149
-}UY2) 10.7 电光模拟 151
iS+"Jsz 11 折射率(RI)扫描 155
F|>
3gW 11.1 定义材料和通道 155
j36YIz$a 11.2 定义布局设置 157
.5a>!B.I 11.3 绘制线性波导 160
].xSX0YQ% 11.4 插入输入面 160
v}u]tl$, 11.5 创建脚本 161
$]_SPu 11.6 运行模拟 163
6 :|;O 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
d*s*AV 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
34!.5^T 12.1 定义材料 165
WcqR; Nm 12.2 创建参考轮廓 166
(4 ZeyG@ 12.3 定义布局设置 166
Vxap+<m 12.4 用户自定义轮廓 167
9pnOAM} 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
*nU5PSs 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
})^eaLBR4 13.1 定义材料 173
N2s"$Ttq 13.2 创建钛扩散轮廓 173
7d>w]R,Z 13.3 定义晶圆 174
_1E c54D 13.4 创建器件 175
{Ia1H 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
E<+ G5j 13.6 定义电极区域 178
^
34Ng I[|Y
2i [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
dlfjx 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
{7m2vv? Z 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
C8|Ls(4Ck 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
,e'm@d$Q* 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
B1|nT?}J( 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
Vv+nq_ 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
3?V'O6 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
`{{6vb^g 14.11 创建图以查看结果 204
>I4BysR -y!Dg6A 有兴趣可以扫码加微联系