前 言 `'<$N<! UE"v+GH 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
k?&GL!? .24z+|j OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
u*P@Nuy6 sL~4~178 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
JZ`h+fAt }EkL[H! 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
eS@j? Y0y Uoe;=P@ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
@W/k}<07 mHW%:a\L 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
df@N V Ld 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 E~fb#6
Aipm=C8 sBa:|(Y. 目 录 u%z'.#r; a 1 入门指南 4
R@jMFh; 1.1 OptiBPM安装及说明 4
wzju)q S 1.2 OptiBPM简介 5
6P717[ 1.3 光波导介绍 8
='b)6R 1.4 快速入门 8
d[,Rgdd@I 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
&T0]tzk*, 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
gs3(B/";c 2.2 定义布局设置 29
b)KEB9w 2.3 创建一个MMI耦合器 31
xcWR#z{z 2.4 插入input plane 35
eg}g}a 2.5 运行模拟 39
%|}*xMQ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
'%ilF1# 3 创建一个单弯曲器件 44
dV
:} 3.1 定义一个单弯曲器件 44
W@r<4?Oat 3.2 定义布局设置 45
_xePh 3.3 创建一个弧形波导 46
[.xY>\e 3.4 插入入射面 49
}RadbJ{q= 3.5 选择输出数据文件 53
l9Ol|Cb& 3.6 运行模拟 54
2hF^U+I} 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
YFJaf"?8g 4 创建一个MMI星形耦合器 60
JZ-@za6u 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
uBt
]4d* 4.2 定义布局设置 61
o^X3YaS)
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
Xzg >/w
8J 4.4 插入输入面 62
mJ<`/p?: 4.5 运行模拟 63
Ly8=SIZ 4.6 预览最大值 65
}M% 3 4.7 绘制波导 69
^0| :
4.8 指定输出波导的路径 69
G-9i 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
M KW~rrR 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
j#2Xw25 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
"o`?-bQ: 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
ZwsQ}5 5.1 定义波导材料 75
q C cLd7`$ 5.2 定义布局设置 76
i;C` .+ 5.3 创建波导 76
0{
mm%@o 5.4 修改输入平面 77
.W~XX 5.5 指定波导的路径 78
}B7Txo,Z 5.6 运行模拟 79
~8nR3ki 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
&2XH.$Q 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
"y"oV[` 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
"i#g [x 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
&t<gK
D 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
)e3w-es~4 6.2 定义布局结构 89
hO$Gx*e$ 6.3 绘制并定位波导 91
5|~g2Zz{; 6.4 生成布局脚本 95
vFdI?(c- 6.5 插入和编辑输入面 97
@H#Fzoo. 6.6 运行模拟 98
Sdmz(R 6.7 修改布局脚本 100
,
p}:?uR 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
Izu____ 7 应用预定义扩散过程 104
+u$JMp 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
KZ[TW,Gw 7.2 定义布局设置 106
myX&Z F_9 7.3 设计波导 107
E~WbV+,3 7.4 设置模拟参数 108
H ;=^
W 7.5 运行模拟 110
2qE_SSXn 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
8Snv, Lb`^ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
3>7{Q_5 7.8 添加一个新的轮廓 111
ck0%H#BYY 7.9 创建上方的线性波导 112
D`^wj FF 8 各向异性BPM 115
QnS^ G{ 8.1 定义材料 116
5[X%17&t 8.2 创建轮廓 117
| 8mWR=9fs 8.3 定义布局设置 118
9FSa=<0wE 8.4 创建线性波导 120
](R
/4 8.5 设置模拟参数 121
Nm&'&L%Ch 8.6 预览介电常数分量 122
Q`8-|(ngw 8.7 创建输入面 123
sz270k%[ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
tL;.vRx 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
Ey:?! 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
`=hCS0F 9.2 定义布局设置 130
};rp25i 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
i@rUZYF 9.4 编辑输入平面 132
rucw{)
_ 9.5 设置模拟参数 134
',`Qx{tQ) 9.6 运行模拟 135
kBA.N l7 10 电光调制器 138
#A4WFZ 10.1 定义电解质材料 139
`` g 10.2 定义电极材料 140
LqD7SJ}/f 10.3 定义轮廓 141
/d|: 10.4 绘制波导 144
(kO (R#M 10.5 绘制电极 147
sS{Co8EJn 10.6 静电模拟 149
9O&gR46. 10.7 电光模拟 151
0/DO"pnL@ 11 折射率(RI)扫描 155
w?u3e+ 11.1 定义材料和通道 155
s'N < 11.2 定义布局设置 157
6 M:?W" 11.3 绘制线性波导 160
L"9Z{o7 11.4 插入输入面 160
KNN{2thy ` 11.5 创建脚本 161
^`lD w 11.6 运行模拟 163
FYFlh^} 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
`~d7l@6F 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
rZ(#t{]=! 12.1 定义材料 165
q)?!]|pZ 12.2 创建参考轮廓 166
BJ3<"D{.*4 12.3 定义布局设置 166
*ezMS 12.4 用户自定义轮廓 167
`-U?{U}H 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
|(W04Wp"@ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
Kh=\YN\E< 13.1 定义材料 173
tH0x| 13.2 创建钛扩散轮廓 173
c0e[vrP: 13.3 定义晶圆 174
-`Z!p 13.4 创建器件 175
+@fEw 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
$2*_7_Qb 13.6 定义电极区域 178
qY%|Uo 4=^Ha%l [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
gzhIOeY 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
]m`:T 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
FsOJmWZ 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
i75\<X 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
%k?/pRv$> 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
#E
Bdg 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
5V(#nz 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
PJm@fK(j 14.11 创建图以查看结果 204
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h1s% |PYyhY 有兴趣可以扫码加微联系