前 言 `3J':Vh 3S5^`Ag# 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。
}7.#Dj/r6 .hKhrcQp 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。
cA<<&C $`pd|K` 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
R<|ejw e8oKn& 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
S`=n&' \^9pW 2v 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
7Re-5vz
R UgR:qjI 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
R"Kz!NTB 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 kae2 73"
GzdRG^vN Z ] '> 目 录 #1[z;Mk0 1 入门指南 4
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W(
vA 1.1 OptiBPM安装及说明 4
1fY>>*oP 1.2 OptiBPM简介 5
/YFa
;2 W 1.3 光波导介绍 8
Ad/($v5+ 1.4 快速入门 8
DVh)w}v 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
}~F~hf>s 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
mZ7B<F[qV 2.2 定义布局设置 29
F}'wH-qp 2.3 创建一个MMI耦合器 31
L6+C]t}>6 2.4 插入input plane 35
lm$;:Roj* 2.5 运行模拟 39
MU1E_"Z) 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
.xl.P7@JJ 3 创建一个单弯曲器件 44
L+.H z&*@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
0/Z
!5-. 3.2 定义布局设置 45
#dxvz^2V.3 3.3 创建一个弧形波导 46
p x#suy 3.4 插入入射面 49
9Kbw
GmSU 3.5 选择输出数据文件 53
pDn&V( 3.6 运行模拟 54
rP'AJDuq 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
V&*D~Jq 4 创建一个MMI星形耦合器 60
zsVcXBz 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
|9IC/C!HC 4.2 定义布局设置 61
]JdJe6`Mc 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
'Jydu 4.4 插入输入面 62
vk'rA{x 4.5 运行模拟 63
L^FcS\r; 4.6 预览最大值 65
?Vc0) 4.7 绘制波导 69
9i=B 4.8 指定输出波导的路径 69
DnFjEP^ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
` 1+%}}!$u 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
BvK QlT 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
xE1'&!4O 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
R0wf#%97 5.1 定义波导材料 75
I]R9HGJNlJ 5.2 定义布局设置 76
dZ]Rqr
_! 5.3 创建波导 76
=45W\ 5.4 修改输入平面 77
:q
(&$ 5.5 指定波导的路径 78
B!;+_%P76 5.6 运行模拟 79
$UvPo0{ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
d1]i,C~Y 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
4h8*mMghs 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
wL3,g2- L 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
<a|@t@R 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
%e?fH.) 6.2 定义布局结构 89
~3CVxbB^< 6.3 绘制并定位波导 91
@AQwr#R"l 6.4 生成布局脚本 95
.Djta|puu 6.5 插入和编辑输入面 97
4 1t)(+r 6.6 运行模拟 98
zzIr2so 6.7 修改布局脚本 100
kOjf #@c 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
UyiJU~r1 7 应用预定义扩散过程 104
%3o`j< 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
q0./O|Dj 7.2 定义布局设置 106
|=K_F3aJ 7.3 设计波导 107
hXB|g[zT 7.4 设置模拟参数 108
O0huqF$K 7.5 运行模拟 110
pe.QiMW{8 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
I=Ijdwb H 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
<9eu1^g 7.8 添加一个新的轮廓 111
QlEd6^& 7.9 创建上方的线性波导 112
P^)q=A8Z# 8 各向异性BPM 115
(=
;N{u 8.1 定义材料 116
;Ii1B{W 8.2 创建轮廓 117
:O-1rD 8.3 定义布局设置 118
F9flSeN 8.4 创建线性波导 120
%J~WC$=Qv 8.5 设置模拟参数 121
pqR\>d0 8.6 预览介电常数分量 122
}dYBces 8.7 创建输入面 123
Vf $Dnu@}z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
w>e
s 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
MX|H}+\ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
DjLL|jF 9.2 定义布局设置 130
rwf^,r"r 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
xDLG=A%]z 9.4 编辑输入平面 132
0
n
vSvk 9.5 设置模拟参数 134
(zcLx;N
9.6 运行模拟 135
|E)aT#$f' 10 电光调制器 138
{38bv.3' 10.1 定义电解质材料 139
sa&) #Z: 10.2 定义电极材料 140
.iwZ*b{ 10.3 定义轮廓 141
ej(ikj~j 10.4 绘制波导 144
J'T=q/ 10.5 绘制电极 147
DAO]uh{6 10.6 静电模拟 149
~nY]o"8D 10.7 电光模拟 151
z rfUQO 11 折射率(RI)扫描 155
mUoIJ3fv_, 11.1 定义材料和通道 155
3V<&| 11.2 定义布局设置 157
s!B/WsK 11.3 绘制线性波导 160
B.dT)@Lx0 11.4 插入输入面 160
:iF%cy. 11.5 创建脚本 161
# Su~`] 11.6 运行模拟 163
gVR@&bi7 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
+&=?BC}L9^ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
WyhhCR=; 12.1 定义材料 165
0<p{BL8 12.2 创建参考轮廓 166
WT\<.Py 12.3 定义布局设置 166
Af(WV>' 12.4 用户自定义轮廓 167
>QkP7Kb 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
98XVa\|tl 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
Z u*K-ep" 13.1 定义材料 173
yd_
(?V&;_ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
ti @kKz 13.3 定义晶圆 174
jeUUa-zR3 13.4 创建器件 175
mN_Z7n;^eh 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
0Q5^C!K 13.6 定义电极区域 178
<%?#AVU[ yV_wDeAz [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
w n|]{Ww35 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
@OpNHQat9 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
{Qu"%h.Al 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
x2Lq=zwJ 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
KKe8
ly, 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
XzIx:J6 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
]; $] G- 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
KvFMs\o6p 14.11 创建图以查看结果 204
}2 8= ),}AI/j;zY 有兴趣可以扫码加微联系