前 言
%!HnGwv- aaqd:N) 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。
#<tWYE ;Xd\$)n 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_E#cU Kt4\&l-De 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。
u7Y'3x,` @aiLGwh 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。
LL$,<q%(P wc+N 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。
$*v 20 ~&[P`
Z$ 《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
WRcFE< Zs5I?R1e8 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 @R OY}CZ{/
,5A>:2 zs 目 录
]tdo& 1 入门指南 4
wD?=u\% & 1.1 OptiBPM安装及说明 4
{OhkuON 1.2 OptiBPM简介 5
B[0,\> 1.3 光波导介绍 8
[P&,}o)+E0 1.4 快速入门 8
hRy}G'0 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
^/d^$ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
y~A7pzBZ= 2.2 定义布局设置 29
" ;R3260 2.3 创建一个MMI耦合器 31
P15* VPy 2.4 插入input plane 35
iq^L~RW5e 2.5 运行模拟 39
CF}Nom) 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
@X6#$ex 3 创建一个单弯曲器件 44
'G3OZj8 3.1 定义一个单弯曲器件 44
=<'iLQb1 3.2 定义布局设置 45
a]wcA 3.3 创建一个弧形波导 46
k>0cTBY& 3.4 插入入射面 49
rIFC#Jd/ 3.5 选择输出数据文件 53
DN8pJa 3.6 运行模拟 54
V\M!]Nnxr 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
V+a%,sI 4 创建一个MMI星形耦合器 60
'3u]-GU2_ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
pTX'5 4.2 定义布局设置 61
@H# kvYWmn 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
ep}/dBg 4.4 插入输入面 62
\lbiz4^> 4.5 运行模拟 63
K!:
,l 4.6 预览最大值 65
g/X=#! 4.7 绘制波导 69
~Ro:mH:w 4.8 指定输出波导的路径 69
?jn6Op 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
f93X5hFnF 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
O+o%C*`K 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
WJSHLy<a 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
qM:)daS1w 5.1 定义波导材料 75
/GSI.tO 5.2 定义布局设置 76
ihBl",l&Hq 5.3 创建波导 76
v3JIUdU=P 5.4 修改输入平面 77
XsN#<"f;i 5.5 指定波导的路径 78
0l1]QD+Gc5 5.6 运行模拟 79
IM5^E#-g7 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
_}D?+x,C8 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
vlN. OQ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
*-!ndbf 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
U}wq~fD 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
UlN|Oy, 6.2 定义布局结构 89
E|4XQ|B@ 6.3 绘制并定位波导 91
^%X\ }>< 6.4 生成布局脚本 95
K
y4y 6.5 插入和编辑输入面 97
;Kq?*H 6.6 运行模拟 98
pH:|G 6.7 修改布局脚本 100
8v=47G 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
/bu<,o 7 应用预定义扩散过程 104
+\Mm
(Nd 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
@?=)}2=|?i 7.2 定义布局设置 106
z+D,:!yF 7.3 设计波导 107
2P=~3g* 7.4 设置模拟参数 108
%=<NqINM[ 7.5 运行模拟 110
q4ko}jn 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
l(#Y8 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
i8) :0 7.8 添加一个新的轮廓 111
DJ[#H 7.9 创建上方的线性波导 112
[k=9 +0p 8 各向异性BPM 115
2y7q
x1$C 8.1 定义材料 116
<({eOh5N 8.2 创建轮廓 117
rtF6Lg 8.3 定义布局设置 118
nkj'AH"2 8.4 创建线性波导 120
j<P%Uy+ 8.5 设置模拟参数 121
hJ*E"{xs 8.6 预览介电常数分量 122
bNU^tL3QZ 8.7 创建输入面 123
yaYt/?| 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
L0VR( 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
v
4b`19} 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
HPdwx
V 9.2 定义布局设置 130
E=*Q\3G~ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
i@^`~vj 9.4 编辑输入平面 132
(*Q|; 9.5 设置模拟参数 134
[f(^vlK 9.6 运行模拟 135
c@B%`6kF 10 电光调制器 138
.u;TeP 10.1 定义电解质材料 139
K y2xWd8 10.2 定义电极材料 140
OjEA;;qq 10.3 定义轮廓 141
/0B?3&H 10.4 绘制波导 144
W}_}<rlF 10.5 绘制电极 147
K$GXXE` 10.6 静电模拟 149
`gs,JJ6N 10.7 电光模拟 151
i4r~eneP 11 折射率(RI)扫描 155
$K fk=@ 11.1 定义材料和通道 155
R.`J"J0/~ 11.2 定义布局设置 157
~2}ICU5 11.3 绘制线性波导 160
~MQf($] 11.4 插入输入面 160
G ]By_ 11.5 创建脚本 161
L5uI31 11.6 运行模拟 163
;l?(VqX_E 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
<!(n5y_ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
^ 6|"=+cO\ 12.1 定义材料 165
H=RV M 12.2 创建参考轮廓 166
X*"O'XCA 12.3 定义布局设置 166
^v5hr>m 12.4 用户自定义轮廓 167
)9Ojvp=#r: 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
DkKD~ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
}jgAV 13.1 定义材料 173
GnaVI 13.2 创建钛扩散轮廓 173
M':.b+xN 13.3 定义晶圆 174
deY<+! 13.4 创建器件 175
$*-L8An? 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
N|vJrye 13.6 定义电极区域 178
O;?~#E<6w 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
c6)zx
b 13.8 运行模拟 182
mXaUWgO 13.9 创建脚本 184
{[~,q\M[ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
d`7] reh 14.1 理论背景 186
:/l
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
obolDha 14.3 生成脚本数据 190
rep"xV&|>o 14.4 导出散射数据 193
t O>qd#I 14.5 创建臂 194
q~_jF$9SX 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
".<p R}
qp 14.7 加载两个臂的文件 200
'=* 5C{ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
wJkkc9Rh'( 14.9 连接元件 202
GqxK|G1 14.10 运行模拟 203
>E=a~ O 14.11 创建图以查看结果 204
[rsAY&. 有兴趣可以扫码加微咨询
P[i/o# {HnOUc\4