前 言 n-3j$x1Ne 4QAIQQS 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
4D$sFR|?t _M[[vXH 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。
qLi9ym, ] ^YJA\d@ 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。
j9ta0~x1*6 yM:~{;HLF 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。
n/oipiYx |$w={N^4 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。
/Jf`x>eiH 8='21@wrN 《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
Xm:=jQn 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 $;uWj|
BrH;(*H)8 >xV<nLf/ 目 录 DJYXC,r 1 入门指南 4
I49l2> 1.1 OptiBPM安装及说明 4
;%7XU~<a 1.2 OptiBPM简介 5
}SMJD 1.3 光波导介绍 8
Fy@#r+PgWp 1.4 快速入门 8
7s8<FyFsjd 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
+yb$[E* 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
s>@#9psm 2.2 定义布局设置 29
y|;8 :b32 2.3 创建一个MMI耦合器 31
#EmffVtY 2.4 插入input plane 35
hG~]~ ) 2.5 运行模拟 39
Md>f 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
#i +P(xV 3 创建一个单弯曲器件 44
K rr?`n 3.1 定义一个单弯曲器件 44
5&HT$"H: 3.2 定义布局设置 45
noaN@K[GO 3.3 创建一个弧形波导 46
p_5>?[TW: 3.4 插入入射面 49
pcuMGo-# 3.5 选择输出数据文件 53
3j+=3n, 3.6 运行模拟 54
PUE'Rr(Q 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
A&|Wvb= 4 创建一个MMI星形耦合器 60
yL;o{
G 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
iM/*&O} 4.2 定义布局设置 61
T Oco({/_/ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
wWJQ~i? 4.4 插入输入面 62
kJurUDo 4.5 运行模拟 63
hsHVX[<5` 4.6 预览最大值 65
foFg((tS 4.7 绘制波导 69
ol?z<53X] 4.8 指定输出波导的路径 69
QN5yBa!Wz 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
4-]Do? 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
YQ 8j 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
7>PF ~= 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
{?EEIfg 5.1 定义波导材料 75
PPwxk; 5.2 定义布局设置 76
C.yY8?| 5.3 创建波导 76
"pSH!0Ap\ 5.4 修改输入平面 77
1z})mfsh 5.5 指定波导的路径 78
a%7"_{s1 5.6 运行模拟 79
l zfD)TWb 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
)l+XD I 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
My]+?.Ru 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
T!u'V'Ei2 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
@9OeC
O 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
Tjnt(5 g 6.2 定义布局结构 89
uY&=eQ_Cb 6.3 绘制并定位波导 91
x @1px&^ 6.4 生成布局脚本 95
N<KKY"?I' 6.5 插入和编辑输入面 97
y#]}5gJ 6.6 运行模拟 98
$.oOG"u0] 6.7 修改布局脚本 100
N4I^.k<-A 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
>Hdjsu5{N 7 应用预定义扩散过程 104
r_4TtP&UW 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
!2GHJHxv]c 7.2 定义布局设置 106
;EK(b 7.3 设计波导 107
x S 7.4 设置模拟参数 108
|'ZN!2u 7.5 运行模拟 110
R<Z^L~) 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
OI~}e,[2z 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
? ouV 7.8 添加一个新的轮廓 111
,+~2&>wj 7.9 创建上方的线性波导 112
KuA>"X 8 各向异性BPM 115
0r1g$mKb 8.1 定义材料 116
<\h*Zy 8.2 创建轮廓 117
'KSa8;:=C 8.3 定义布局设置 118
j2M4H@ 8.4 创建线性波导 120
!]yQ1@)*' 8.5 设置模拟参数 121
(G#}* 8.6 预览介电常数分量 122
y
$:yz; 8.7 创建输入面 123
x7f:F. 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
.%_)*NUZ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
@\ }sb] 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
G=1m]>I8 9.2 定义布局设置 130
w5,6$# 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
rw&y,%2 9.4 编辑输入平面 132
VQ2Fnb4 9.5 设置模拟参数 134
(]OFS;% 9.6 运行模拟 135
"MTWjW*6 10 电光调制器 138
Fqo&3+J4 10.1 定义电解质材料 139
90p3V\LO 10.2 定义电极材料 140
Hr6wgYPi 10.3 定义轮廓 141
B3Mx,uXT\ 10.4 绘制波导 144
r
^MiRa 10.5 绘制电极 147
<^Nk.E 10.6 静电模拟 149
)i0 $j)R 10.7 电光模拟 151
lj*8mS/;h 11 折射率(RI)扫描 155
}%+qP+O\ 11.1 定义材料和通道 155
LP ,9<&"< 11.2 定义布局设置 157
o_O+u%y 11.3 绘制线性波导 160
Evkt_vvf 11.4 插入输入面 160
Q3,=~}ZNK 11.5 创建脚本 161
tn{8u7 11.6 运行模拟 163
=5Wp&SM6 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
_W |R;Cz] 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
#d% vT!Bz~ 12.1 定义材料 165
Y9tV% 12.2 创建参考轮廓 166
=-qf ;5[| 12.3 定义布局设置 166
V!xwb:J 12.4 用户自定义轮廓 167
gQ>2!Qc a- 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
]26mB 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
YDFCGA 13.1 定义材料 173
d&u7]<yDA 13.2 创建钛扩散轮廓 173
MRs,l' 13.3 定义晶圆 174
_88QgThb 13.4 创建器件 175
!}5*?k
g 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
YjLe(+WQ 13.6 定义电极区域 178
sT`^ljp4 7)J6/(' [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
LwOJ|jA(, 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
|l7%l&! 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
wbi3lH:; 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
JKy#j g:# 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
VNj@5s 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
"OL~ul5 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
Obo _YE 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
]*;F. pZ 14.11 创建图以查看结果 204
^.vmF>$+I 6^E`Sa!s 有兴趣可以扫码加微联系