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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。 ^R;Qa#=2 !u0|{6U 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。 $K-od3h4= qC|$0 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。 JIJ79HB ^j-w^)@T 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。 Y\cQ"9 Gh.@l\|tf 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。 ~:PuKx (A<'{J#5, 《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 ;Nfd {Kdr-aC 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Aw~N"i !/]vt?v#^ 目 录 RCCI}ovU 1 入门指南 4 cwK+{*ZH/ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 =A yDVWpE 1.2 OptiBPM简介 5 *d%U]Hby, 1.3 光波导介绍 8 xW hi> 1.4 快速入门 8 9bE/7v 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 8r|5l~`8 2.1 定义MMI耦合器材料 28 Z{#;my*X| 2.2 定义布局设置 29 3B+
F'k 2.3 创建一个MMI耦合器 31 YY? }/r 2.4 插入input plane 35 jjbw+ 2.5 运行模拟 39 4R8W ot 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 @ -g'BvS 3 创建一个单弯曲器件 44 %b)~K|NEFf 3.1 定义一个单弯曲器件 44 (";{@a % 3.2 定义布局设置 45 zc,kHO| 3.3 创建一个弧形波导 46 ~wX4j 3.4 插入入射面 49 $IdY(f:.:5 3.5 选择输出数据文件 53 fxR}a,a 3.6 运行模拟 54 ?n]e5R(cj 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 =2BB ~\G+ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 @qGg=)T 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 J &<uP)< 4.2 定义布局设置 61 QqS?- 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 s3.,
N| 4.4 插入输入面 62 `/1Zy}cD 4.5 运行模拟 63 r]0UF0# 4.6 预览最大值 65 1zz.`.R2U 4.7 绘制波导 69 m{ya%F 4.8 指定输出波导的路径 69 9Ytd E*,k 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 pPezy: 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ~w>Z !RuhT 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 1|PmZPKq9n 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 OP-%t\sj> 5.1 定义波导材料 75 1.5lJ:[G 5.2 定义布局设置 76 %5zztReI 5.3 创建波导 76 fK$N|r 5.4 修改输入平面 77 wG&+*,} 5.5 指定波导的路径 78 /G>reG,G 5.6 运行模拟 79 ,;_D~7L 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 _z3Hl?qk= 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 H$
sNp\[{ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 bhFAt1h 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 wq( m%F 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 D(GAC!|/] 6.2 定义布局结构 89 (\^)@Y 6.3 绘制并定位波导 91 8J-;/ 6.4 生成布局脚本 95 kZlRS^6 6.5 插入和编辑输入面 97 P'nbyF 6.6 运行模拟 98 K7x,> 6.7 修改布局脚本 100 Q~'a1R 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ^z[-pTY 7 应用预定义扩散过程 104 Kk^tQwj/QE 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 R.g'&_zx
7.2 定义布局设置 106 B) 81mcy 7.3 设计波导 107 N1V qK 7.4 设置模拟参数 108 FC= %_y 7.5 运行模拟 110 Wu
71q= 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 :*2+t- 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 >e4 7.8 添加一个新的轮廓 111 n
^T_pqV?X 7.9 创建上方的线性波导 112 KAg<s}gQJ 8 各向异性BPM 115 `;^% t 8.1 定义材料 116 mX8A XWIa 8.2 创建轮廓 117 |\/0S 8.3 定义布局设置 118 aBM'ROQ 8.4 创建线性波导 120 i*9[El 8.5 设置模拟参数 121 Lp \%-s#5s 8.6 预览介电常数分量 122 y\
nR0m 8.7 创建输入面 123 u+]v.Mt 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 `9QrkkG+ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 l|-TGjsX 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 5JbPB!5; 9.2 定义布局设置 130 /~_Cb=7 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Q<L.!%vu} 9.4 编辑输入平面 132 ]|q\^k)JU 9.5 设置模拟参数 134 VA _O0y2 9.6 运行模拟 135
yG0Wr=/<? 10 电光调制器 138 Av*R(d=` 10.1 定义电解质材料 139 YbC6&_ 10.2 定义电极材料 140 @1#$ 10.3 定义轮廓 141 o} #nf$v( 10.4 绘制波导 144 ?4
`K8 10.5 绘制电极 147 cU25]V^{\ 10.6 静电模拟 149 (k"oV>a| 10.7 电光模拟 151 KJa?TwnC 11 折射率(RI)扫描 155 1K'0ajl1A 11.1 定义材料和通道 155 =+{.I,g}g@ 11.2 定义布局设置 157 %r5&CUE5? 11.3 绘制线性波导 160 h2Ifq!(: 11.4 插入输入面 160 s,^?|Eo;0 11.5 创建脚本 161 +w/Ax[K 11.6 运行模拟 163 Tk-PCra 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 OwP9=9}; 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 :^SpKe(7 12.1 定义材料 165 G'(
%8\ 12.2 创建参考轮廓 166 yZ,k8TJ", 12.3 定义布局设置 166 i:WHql"Kw_ 12.4 用户自定义轮廓 167 @A6\v+ih 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 _ Z6/r^c 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 )2oWoZvi9 13.1 定义材料 173 }H{{ @RU 13.2 创建钛扩散轮廓 173 +asJV1a 13.3 定义晶圆 174 q*A2>0O 13.4 创建器件 175 L6j
5pI 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 fHf+! 13.6 定义电极区域 178 ]}9y>+> d@"eWvnlZ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 *&e+z-E 13.8 运行模拟 182 Bh*~I_T a> 13.9 创建脚本 184 d{0w4_x 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 >qx~m>2|8] 14.1 理论背景 186 dv%gmUUf}k 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 AEi@t0By 14.3 生成脚本数据 190 3h";
2 14.4 导出散射数据 193 eEn_aX 14.5 创建臂 194 i#1T68y} 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 8N6a= [fv< 14.7 加载两个臂的文件 200 )?pin|_x 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 (k
M\R| 14.9 连接元件 202 nl5K1!1 14.10 运行模拟 203 )1j~(C)E8 14.11 创建图以查看结果 204 !j4C:L3F
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