前 言
}rUN_.n4z zpn9,,~u 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。
%@b0[ZC qz_7%c]K[ 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。
B`)BZ,#p bIDj[-CDG 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。
Q-oktRK ),%%$G\ 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
fUWG*o9 ,L2ZinU: 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
%6 zBSje 6GlJ>r+n 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
8Al{+gx@? P;.W+WN 上海讯技光电科技有限公司
^LnTOdAE 2021年4月
g/d<Zfq<{ #lo6c;*m5 目 录
=ZznFVJ`={ 1 入门指南 4
/KaZHR. 1.1 OptiBPM安装及说明 4
:`#d:.@]o@ 1.2 OptiBPM简介 5
y-b%T|p9 1.3 光波导介绍 8
VBlYvZ;$* 1.4 快速入门 8
rgQOj^xKv^ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
NN{?z! 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
Tk[ $5u*, 2.2 定义布局设置 29
oSKXt}sh 2.3 创建一个MMI耦合器 31
p<FzJ 2.4 插入input plane 35
nc29j_Id 2.5 运行模拟 39
oCv.Ln1;Z 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
x8B}ZIbT9 3 创建一个单弯曲器件 44
r|8d
4 3.1 定义一个单弯曲器件 44
n38p !oS 3.2 定义布局设置 45
Xu'&ynID 3.3 创建一个弧形波导 46
jRlYU`? 3.4 插入入射面 49
BwEN~2u6 3.5 选择输出数据文件 53
fplo w 3.6 运行模拟 54
05#1w#i 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
|^I0dR/w: 4 创建一个MMI星形耦合器 60
H|<[YYk 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
?=7cF 4.2 定义布局设置 61
Ta0|+IYk< 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
,-LwtePJ0 4.4 插入输入面 62
(,\+tr8r8 4.5 运行模拟 63
DPxM'7 4.6 预览最大值 65
Xl{P8L 4.7 绘制波导 69
UhWNl]Z 4.8 指定输出波导的路径 69
ZQsJL\x[UK 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
~W'{p 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
e]"W!KcD9 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
\)904W5R 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
.G.0WR/2 5.1 定义波导材料 75
>8^
$ [}w 5.2 定义布局设置 76
[!uG1 GJ> 5.3 创建波导 76
gfd"v 5.4 修改输入平面 77
65P0,b6"OT 5.5 指定波导的路径 78
HZB>{O 5.6 运行模拟 79
R?|.pq/Ln 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
kCF>nt@ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
/9*B)m" 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
AT3cc 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
~
'cmSiz- 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
CyFrb`% 6.2 定义布局结构 89
<z&/L/bl" 6.3 绘制并定位波导 91
"Yv_B3p 6.4 生成布局脚本 95
]@c+]{ 6.5 插入和编辑输入面 97
ZY55|eE 6.6 运行模拟 98
iN\4gQ! 6.7 修改布局脚本 100
X/!o\yyT 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
6:5I26 7 应用预定义扩散过程 104
8 +/rlHp 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
x,+{9 7.2 定义布局设置 106
%P/Jq#FE. 7.3 设计波导 107
_ QI\ 7.4 设置模拟参数 108
l`{\"#4 7.5 运行模拟 110
$y &E(J 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
&X ):4 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
=l;ewlU 7.8 添加一个新的轮廓 111
P>C~
i:4n 7.9 创建上方的线性波导 112
LVfF[ 8 各向异性BPM 115
qPK*%Q<; 8.1 定义材料 116
Tya1/w4 8.2 创建轮廓 117
3?9IJ5p 8.3 定义布局设置 118
Q#X8u-~ 8.4 创建线性波导 120
o Q2Fjj 8.5 设置模拟参数 121
NjScc%@y 8.6 预览介电常数分量 122
:yr+vcD? 8.7 创建输入面 123
=pO^7g 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
;>yxNGV` 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
gIa+5\qYY 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
cWaSn7p !X 9.2 定义布局设置 130
=E4LRKn 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
"Mn6U- 9.4 编辑输入平面 132
, , OW 9.5 设置模拟参数 134
4<Utmr 9.6 运行模拟 135
c
/HHy, 10 电光调制器 138
x b~yM%*c 10.1 定义电解质材料 139
GL#u p 10.2 定义电极材料 140
,X-bJA@( 10.3 定义轮廓 141
O)*+="Rg 10.4 绘制波导 144
9gDkTYkj 10.5 绘制电极 147
2B[X,rL.pX 10.6 静电模拟 149
?m}s4a 10.7 电光模拟 151
xd?f2=dd~h 11 折射率(RI)扫描 155
_Xc8Yg }` 11.1 定义材料和通道 155
L-WT]&n_ 11.2 定义布局设置 157
OJuG~euy 11.3 绘制线性波导 160
KNvZm;Q6 11.4 插入输入面 160
Uw. `7b>B 11.5 创建脚本 161
=JEv,ZGT3 11.6 运行模拟 163
mbTEp*H 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
]Idk:et 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
{_[N<U:QT& 12.1 定义材料 165
i Dp)FQ$ 12.2 创建参考轮廓 166
x7&B$.>3 12.3 定义布局设置 166
dO<ERY 12.4 用户自定义轮廓 167
%KlrSo 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
3*"WG O5 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
QvlObEhcS 13.1 定义材料 173
ghG**3xr 13.2 创建钛扩散轮廓 173
rNWw?_H-H( 13.3 定义晶圆 174
zm5]J 13.4 创建器件 175
.+3g*Dv{& 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
1~Y<//5E 13.6 定义电极区域 178
q s6]- 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
:Uzm
13.8 运行模拟 182
DrUO- 13.9 创建脚本 184
&tLgG4pd 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
d9fC<Tp 14.1 理论背景 186
I(L,8n5 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
{M4gF8(M 14.3 生成脚本数据 190
mP~QWx![N 14.4 导出散射数据 193
JxdDC^> 0 14.5 创建臂 194
~S"+S/z/k 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
#4Rx]zW^% 14.7 加载两个臂的文件 200
ArI2wM/v 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
s^G.]%iU 14.9 连接元件 202
|}s*E_/[ 14.10 运行模拟 203
[2!w_Iw' 14.11 创建图以查看结果 204
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