前 言
};i&a%I| OiYNH~hv 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。
z|Hy>|+ 2O$95M OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
\I'f3 R|nEd/'< 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
E"G:K`Q @X3 gBGY) 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
bELIRM9 '.=Wk^,Ua 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
aytq4Ts UY1JB^J$ 《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
@^'G&%j 0m]~J_ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 x%_qJ]o
eo>/ 目 录
fui4@ 1 入门指南 4
<WZ1- 1.1 OptiBPM安装及说明 4
unC t4uX^ 1.2 OptiBPM简介 5
*?EO n - 1.3 光波导介绍 8
aQ32p4C 1.4 快速入门 8
$, 8 CH)w 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
pg}~vb" 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
EC^Ev|PB\u 2.2 定义布局设置 29
7( yXsVq 2.3 创建一个MMI耦合器 31
_8,vk-,' 2.4 插入input plane 35
fO[Rf_ 2.5 运行模拟 39
|h#DL$ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
"Czz,;0 3 创建一个单弯曲器件 44
73&]En 3.1 定义一个单弯曲器件 44
qf_hb 3.2 定义布局设置 45
3*CzXK>`M& 3.3 创建一个弧形波导 46
6(ka"Vu~ 3.4 插入入射面 49
%GVEY 3.5 选择输出数据文件 53
1mT|o_K{ T 3.6 运行模拟 54
h5LJijJ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
0ClX 4 创建一个MMI星形耦合器 60
9\AEyaJFZ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
3X88x-3 4.2 定义布局设置 61
\e`6=Q% 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
Sf+(1_^`t 4.4 插入输入面 62
}}kS~
w-# 4.5 运行模拟 63
E9L!O.Q 4.6 预览最大值 65
R=][>\7]} 4.7 绘制波导 69
%Nwyx;>9^K 4.8 指定输出波导的路径 69
EpFIKV! 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
t!J";l 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
&4mfzpK 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
G ;PbTsW 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
&,m'sQ 5.1 定义波导材料 75
IeRl6r%: 5.2 定义布局设置 76
}V1DyLg: 5.3 创建波导 76
w,M1`RsK 5.4 修改输入平面 77
GCf._8;% 5.5 指定波导的路径 78
W _PM!>8` 5.6 运行模拟 79
DiZ!c"$ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
|% M{kA- 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
k7z(Gbzu 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
"-0pz\a 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
0Zc*YdH 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
fl
pXVtsQ 6.2 定义布局结构 89
x?k 6.3 绘制并定位波导 91
afxj[;p! 6.4 生成布局脚本 95
"<cB73tY 6.5 插入和编辑输入面 97
DuTlYXM2^ 6.6 运行模拟 98
M^|"be~{' 6.7 修改布局脚本 100
USnD7I/b 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
8>% jZ%`a 7 应用预定义扩散过程 104
J9b?}-O) 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
*pcbwd!/ 7.2 定义布局设置 106
O4b-A3: 7.3 设计波导 107
F8|5_214' 7.4 设置模拟参数 108
vOvxQS}dBp 7.5 运行模拟 110
P+*rWJ8gQ 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>QLD0W 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
k$UzBxR 7.8 添加一个新的轮廓 111
Xa? 6# 7.9 创建上方的线性波导 112
"6I-]:K-
8 各向异性BPM 115
!T#8N7J> 8.1 定义材料 116
9sfB+]}h 8.2 创建轮廓 117
'-nuH;r 8.3 定义布局设置 118
giPhW> 8.4 创建线性波导 120
DWm;&RPJ 8.5 设置模拟参数 121
"lv:hz 8.6 预览介电常数分量 122
&9RW9u " 8.7 创建输入面 123
0%A(dJA6 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
j(@g
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
*uI hxMX 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
^B&ahk 9.2 定义布局设置 130
X-G~/n-x 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
0aTEJX$iZ 9.4 编辑输入平面 132
>'2w\Uk~: 9.5 设置模拟参数 134
(IoPU+1b 9.6 运行模拟 135
3IJI5K_ 10 电光调制器 138
(N~zJ.o 10.1 定义电解质材料 139
ig.6[5a\ 10.2 定义电极材料 140
^;Hi/KvM\ 10.3 定义轮廓 141
5KC\1pei 10.4 绘制波导 144
0?5% 10.5 绘制电极 147
U'h[{ek 10.6 静电模拟 149
xnhDW7m 10.7 电光模拟 151
!F7EAQn{( 11 折射率(RI)扫描 155
lkSz7dr@ 11.1 定义材料和通道 155
Ye\*b?6 11.2 定义布局设置 157
f)AW !/ 11.3 绘制线性波导 160
[)J49 11.4 插入输入面 160
>DL-Q\U 11.5 创建脚本 161
?*z(1!
11.6 运行模拟 163
~-`BSR 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
Sf4h!ly 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
oQ-|\?{;A 12.1 定义材料 165
#8Id:56 12.2 创建参考轮廓 166
o7@4=m} 12.3 定义布局设置 166
3"^)bGe 12.4 用户自定义轮廓 167
q~g&hR}K 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
i k1L 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
Gwrx)Mq 13.1 定义材料 173
Mc$v~|i6 13.2 创建钛扩散轮廓 173
\\R*V'e! 13.3 定义晶圆 174
^7s6J{< 13.4 创建器件 175
Z#TgFQ3u 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
,#
jOf{L* 13.6 定义电极区域 178
r"u(!~R 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
c&Su d, & 13.8 运行模拟 182
YCB 3 13.9 创建脚本 184
S]K6qY 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
'+q' H 14.1 理论背景 186
IYM@(c@ld0 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
|q!2i 14.3 生成脚本数据 190
M#lVPXS 14.4 导出散射数据 193
*p#YK| 14.5 创建臂 194
G|PIH# 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
l=-dK_I? 14.7 加载两个臂的文件 200
&PQ{e8w 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
c@o/Cv 14.9 连接元件 202
;aRWJG 14.10 运行模拟 203
A]SB c2 14.11 创建图以查看结果 204
|E_+*1l q. 有兴趣可以扫码加微咨询
xU\:Vid+A 9J;H.:WH