前 言 HaF&ooI5+ FR\r/+n:t0 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。
TjpAJW@- 'Hu+8,xA 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。
},O7NSG<o X@7:FzU9 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。
nd5.Py$ |_a^+!P 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。
x$pz(Q&v <d{>[R) 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。
~$1g"jIw r'@7aT&_ 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
%PPkT]~\ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 r/QI-Cf&
)[=C@U eUD 5V 目 录 "J`# 1 入门指南 4
y"H(F,(N 1.1 OptiBPM安装及说明 4
A>*#Nw5L 1.2 OptiBPM简介 5
CU/Id`"tW 1.3 光波导介绍 8
%d
/]8uO 1.4 快速入门 8
V0_^==Vs 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
\8k4v#wH 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
NYR:dH]N~d 2.2 定义布局设置 29
"DRiJ.|APs 2.3 创建一个MMI耦合器 31
Bo0T}P~ 2.4 插入input plane 35
kAW2vh 2.5 运行模拟 39
Ze?H 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
xg;F};}5$
3 创建一个单弯曲器件 44
%V(U]sbV 3.1 定义一个单弯曲器件 44
i{r[zA]$ 3.2 定义布局设置 45
-JclEp 3.3 创建一个弧形波导 46
w ;:{ 3.4 插入入射面 49
@J6V, 3.5 选择输出数据文件 53
UAC"jy1D 3.6 运行模拟 54
^ JU#_ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
z\K-KD{Ad 4 创建一个MMI星形耦合器 60
BNixp[Hc 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
qI[AsM+ 4.2 定义布局设置 61
(
;KTV*1 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
2l~qzT- 4.4 插入输入面 62
LfvRH?<W 4.5 运行模拟 63
g c<Y?a- 4.6 预览最大值 65
02^Nf7DMR 4.7 绘制波导 69
hS^8/]E={ 4.8 指定输出波导的路径 69
qGzF@p(p8 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
;NGSJfn 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
f2ck=3 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
`/(9#E 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
ZtpbKy!\$B 5.1 定义波导材料 75
OZe`>Q6 5.2 定义布局设置 76
D% 2S! 5.3 创建波导 76
;20sh^~ 5.4 修改输入平面 77
Jn20^YG 5.5 指定波导的路径 78
pO2XQYhrY 5.6 运行模拟 79
&B$%|~Y5 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
[] R8VC>Ah 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
BD mF+ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
WKq{g+a 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
ayLINpL 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
f;bfR&v 6.2 定义布局结构 89
X$_z"t 6.3 绘制并定位波导 91
=3GgfU5k 6.4 生成布局脚本 95
Q6CVMYT 6.5 插入和编辑输入面 97
MO|8A18B 6.6 运行模拟 98
'Ojxzz*tT 6.7 修改布局脚本 100
=r~ExW}+ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
&E-q(3- 7 应用预定义扩散过程 104
M[0NB2`Wp 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
Na+3aM%% 7.2 定义布局设置 106
rW*[sLl3 7.3 设计波导 107
nDz.61$[ 7.4 设置模拟参数 108
~vMJ?P@ 7.5 运行模拟 110
,fhK 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
S]gV! Q4% 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
",S146Y+ 7.8 添加一个新的轮廓 111
kU{a!ca4 7.9 创建上方的线性波导 112
}?9 A:& 8 各向异性BPM 115
i8=+<d 8.1 定义材料 116
3k:`7E. 8.2 创建轮廓 117
12}!oS~_ 8.3 定义布局设置 118
OK
\9 ` 8.4 创建线性波导 120
c']m5q39' 8.5 设置模拟参数 121
+]e) :J 8.6 预览介电常数分量 122
UDlM?r:f 8.7 创建输入面 123
[u^~ND ' 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
Pt/F$A{Cj 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
^a7a_M 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
PD-*rG ` 9.2 定义布局设置 130
WFvVu3 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
wjHH%y 9.4 编辑输入平面 132
d}@n,3 9.5 设置模拟参数 134
Gf-GDy\{ 9.6 运行模拟 135
"XU)(<p 10 电光调制器 138
cEGR?4z 10.1 定义电解质材料 139
K!v\r"N 10.2 定义电极材料 140
?:+p#&I 10.3 定义轮廓 141
x}uDW 10.4 绘制波导 144
Y"TrF(C 10.5 绘制电极 147
}eSrJgF4M 10.6 静电模拟 149
<9S 5 10.7 电光模拟 151
H@sM$8 11 折射率(RI)扫描 155
{v2[x W 11.1 定义材料和通道 155
sl)]yCD|5 11.2 定义布局设置 157
/lc4oXG8 11.3 绘制线性波导 160
X#ud_+6x 11.4 插入输入面 160
Xc<Hm 11.5 创建脚本 161
RAA,%rRhu( 11.6 运行模拟 163
6|1*gl1_LD 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
lr)9 U7 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
}wC=p>zA 12.1 定义材料 165
cEK#5 12.2 创建参考轮廓 166
"71Y{WQ 12.3 定义布局设置 166
7s0pH+ 12.4 用户自定义轮廓 167
}5}#QHF 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
U[hokwZ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
gj4ONmY 13.1 定义材料 173
PVrNS7 Rk/ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
X*`b}^T 13.3 定义晶圆 174
4XSq\.@G 13.4 创建器件 175
!y3XIbdS" 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
fjm3X$tR 13.6 定义电极区域 178
:DFtH13qO ,v#3A7"yW [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
S"@@BQ#mf 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
XLlJ|xhY-K 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
]G,BSttD 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
I:YE6${k! 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
YOUX 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
m(CsO|pz 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
pJ/{X=y 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
5.lg*vh 14.11 创建图以查看结果 204
u|(Iu}sE= rfV{+^T; 有兴趣可以扫码加微联系