前 言
p#P<V% w#A\(z%;x 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。
4pT^* Z9M$*Zp OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
u5ZyOZ; l([aKm# 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
Jb*QlsGd 6ZHeAb]" 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
"A
Bt *l
=f= 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
^TZmc{i b?`2LAgn 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
g4,ldr"D 'q:7PkN!p 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 N}n3 +F
T<Xw[PEnP 目 录
iQ
Xlz]' 1 入门指南 4
(S W6?5 1.1 OptiBPM安装及说明 4
&D{!zF 1.2 OptiBPM简介 5
9VTAs:0D= 1.3 光波导介绍 8
Ddq*}Pf0K 1.4 快速入门 8
cd1-2-4U 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
!YGHJwW: 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
HM)D/CO,? 2.2 定义布局设置 29
w]qM
2.3 创建一个MMI耦合器 31
Vv(buG 2.4 插入input plane 35
T\p>wiY2|F 2.5 运行模拟 39
#lqH/>`> 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
^(+q1O' 3 创建一个单弯曲器件 44
<h9nt4F 3.1 定义一个单弯曲器件 44
U{ 0~& 3.2 定义布局设置 45
~xY"P)(x; 3.3 创建一个弧形波导 46
G-1qxK 3.4 插入入射面 49
_PPC?k{z! 3.5 选择输出数据文件 53
C@ q#s 3.6 运行模拟 54
?F]P=S:x 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
D1-w>Y# 4 创建一个MMI星形耦合器 60
0|-}>>qb\ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
c"kB @P
4.2 定义布局设置 61
NX%1L!
# 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
BQWgL 4.4 插入输入面 62
55.2UN 4.5 运行模拟 63
-E6av|c,F 4.6 预览最大值 65
>H;m[ 4.7 绘制波导 69
46)[F0,$r 4.8 指定输出波导的路径 69
-6-rXD 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
tgCp2`n 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
#FAW@6QG 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
[I%eRo[ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
p<dw C"z 5.1 定义波导材料 75
%K3U`6kHcd 5.2 定义布局设置 76
4.,|vtp 5.3 创建波导 76
,{:qbt 5.4 修改输入平面 77
yw+]S 5.5 指定波导的路径 78
FLQke"6i0: 5.6 运行模拟 79
v `/nX-> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
-a_qZ7 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
X4:84 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
viU} 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
9+m>|"F0 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
1t/c@YUTy 6.2 定义布局结构 89
L''VBY"? 6.3 绘制并定位波导 91
8g{Mv#b% 6.4 生成布局脚本 95
cu5}( 6.5 插入和编辑输入面 97
']2d^'TH 6.6 运行模拟 98
UGM:'xa<T 6.7 修改布局脚本 100
3v3cK1K@oE 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
Y{e,I-"{ 7 应用预定义扩散过程 104
kb~
s,@p 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
9HN&M*} 7.2 定义布局设置 106
2l V`UIa 7.3 设计波导 107
@+M1M2@Xz 7.4 设置模拟参数 108
+|S)Mm8- 7.5 运行模拟 110
7lF;(l^Z>} 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
Kk=>"?& 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
>clVV6B 7.8 添加一个新的轮廓 111
)ZLj2H < 7.9 创建上方的线性波导 112
VWdTnu 8 各向异性BPM 115
fuHNsrNlm 8.1 定义材料 116
K($+ILZ 8.2 创建轮廓 117
9({ 9 r[U 8.3 定义布局设置 118
2<0".5+I 8.4 创建线性波导 120
P;y!Y/$ C 8.5 设置模拟参数 121
;dZZOocV1 8.6 预览介电常数分量 122
+7WpJ;C4 8.7 创建输入面 123
`r=^{Y 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
dmkGIg} 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
S]fkA6v
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
N!?~Dgw 9.2 定义布局设置 130
8TH;6-RT 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
$ta"Ug.z 9.4 编辑输入平面 132
M^l%*QF[,q 9.5 设置模拟参数 134
\hlS?uD\ 9.6 运行模拟 135
h
Ks
10 电光调制器 138
obbg#, 10.1 定义电解质材料 139
7w5l[a/ 10.2 定义电极材料 140
23=wz%tF 10.3 定义轮廓 141
/;q3Q# 10.4 绘制波导 144
Gl{2"!mt= 10.5 绘制电极 147
(mi=I3A( 10.6 静电模拟 149
Gz\wmH&rVz 10.7 电光模拟 151
fRk'\jzT 11 折射率(RI)扫描 155
mrsN@(X0 11.1 定义材料和通道 155
yoq-H+< 11.2 定义布局设置 157
eUa:@cA 11.3 绘制线性波导 160
~Odclrs 11.4 插入输入面 160
hP[/xe 11.5 创建脚本 161
;gJAxVD< 11.6 运行模拟 163
C)qG<PW.! 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
^N ;TCn 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Q-s5-&h( 12.1 定义材料 165
kJ.7C 12.2 创建参考轮廓 166
Ek06=2i 12.3 定义布局设置 166
S>HfyZ&Pc 12.4 用户自定义轮廓 167
6x!iL\Y~ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
i[33u p 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
5K|`RzZ`B$ 13.1 定义材料 173
ZZxt90YR'5 13.2 创建钛扩散轮廓 173
=y?Aeqq\fl 13.3 定义晶圆 174
0Iyb} 13.4 创建器件 175
= =KDr0|G 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
NQ '|M 13.6 定义电极区域 178
.ArOZ{lKD> 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
}ew)QHd 13.8 运行模拟 182
WT 5 2 13.9 创建脚本 184
^'sy hI\ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
4
;6,h6a 14.1 理论背景 186
lYm00v6y 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
]REF1<)4z 14.3 生成脚本数据 190
$G/p[JG6- 14.4 导出散射数据 193
z+_d* \ 14.5 创建臂 194
! v%%_sRV 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
(w<llb`] 14.7 加载两个臂的文件 200
(c3O> *M 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
C1YH\X(r 14.9 连接元件 202
o|s|Wmx>u 14.10 运行模拟 203
*L<<S=g$2 14.11 创建图以查看结果 204
O+DYh=m*p 有兴趣可以扫码加微咨询
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