前 言
W)AfXy
8(]q/g"O 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。
C8O<fwNM
p2hPLq 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。
E-deXY 'u9y\vUy 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。
$mxl&Qr>Q; gkDXt^Ob 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
Zd]ua_)I%[ [&)*jc16 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
^fP5@T*f 4'y@ne}g! 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
A$rCo~Ek G_#MXFWt 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 "(iQ-g Mm
'26
,.1 目 录
bZ}T;!U?I 1 入门指南 4
zh5ovA% 1.1 OptiBPM安装及说明 4
1-.(pA' 1.2 OptiBPM简介 5
L0*f(H 1.3 光波导介绍 8
v)~!HCG 1.4 快速入门 8
QO %;%p* 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
\=H+m% 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
{[bB$~7Eu 2.2 定义布局设置 29
s14ot80) 2.3 创建一个MMI耦合器 31
QzY5S0 2.4 插入input plane 35
@v/
8}n 2.5 运行模拟 39
nq\~`vH|Gd 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
`We?j7O 3 创建一个单弯曲器件 44
@=K*gbq5 3.1 定义一个单弯曲器件 44
@DKph!cr 3.2 定义布局设置 45
(d['f]S+& 3.3 创建一个弧形波导 46
!.7m4mKzo 3.4 插入入射面 49
K/$5SN1 3.5 选择输出数据文件 53
lt%9Zgr[u 3.6 运行模拟 54
_Nf%x1m5s 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
!Y*O0_ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
{5(M 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
mcWN. 4.2 定义布局设置 61
!gi3J @ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
bQHJ}aCi 4.4 插入输入面 62
OG^#e+ 4.5 运行模拟 63
Kc`#~-`,( 4.6 预览最大值 65
>fp_$bjd 4.7 绘制波导 69
I=;=;- 4.8 指定输出波导的路径 69
"5"{~3Gw^ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
vb$i00? 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
eIbz`|%3 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
SKo*8r 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
@eP(j@(^ 5.1 定义波导材料 75
!!6g<S7) 5.2 定义布局设置 76
WyUa3$[gO 5.3 创建波导 76
fz rH}^ 5.4 修改输入平面 77
<-HWs@8# 5.5 指定波导的路径 78
_+<AxE9\ 5.6 运行模拟 79
0+k=gO 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
+<3e@s& 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
:JK+V2B$H 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
Dk}txw}# 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
)H{OqZZYD 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
nX<yB9bXDg 6.2 定义布局结构 89
S^r[%l<'n 6.3 绘制并定位波导 91
hmI>
7@& 6.4 生成布局脚本 95
NZ-57Ji 6.5 插入和编辑输入面 97
y27MG 6.6 运行模拟 98
*Tq7[v{0*| 6.7 修改布局脚本 100
PUC:Pl77 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
F
7X] h 7 应用预定义扩散过程 104
7lAn GP.; 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
a lyA#zao| 7.2 定义布局设置 106
h4c4!S 7.3 设计波导 107
$SU<KNMZ 7.4 设置模拟参数 108
>~uKkQ_p 7.5 运行模拟 110
*a`_,Q{x 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
*7C l1o 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
~uuM0POo 7.8 添加一个新的轮廓 111
j^ttTq|l 7.9 创建上方的线性波导 112
VW:Voc 8 各向异性BPM 115
=j8g6# 'u 8.1 定义材料 116
3#idXc 8.2 创建轮廓 117
)SfM `W)Y 8.3 定义布局设置 118
=!=DISPo 8.4 创建线性波导 120
*s!T$oc 8.5 设置模拟参数 121
+Rq]_sDu 8.6 预览介电常数分量 122
4qyPjAG 8.7 创建输入面 123
C`\yc_b9Pf 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
2Iq*7n:v0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
[L?WM>]% 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
r:,"k:C 9.2 定义布局设置 130
A{gniYqvB` 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
^NrC8,p 9.4 编辑输入平面 132
LF!S`|FF 9.5 设置模拟参数 134
8zpTCae^=7 9.6 运行模拟 135
Wbi12{C 10 电光调制器 138
XpdjWLO]C< 10.1 定义电解质材料 139
Jg@eGs\* 10.2 定义电极材料 140
6W)#FO` 10.3 定义轮廓 141
"Wy!,RH 10.4 绘制波导 144
4iJ4g% ] 10.5 绘制电极 147
rM20Y(| 10.6 静电模拟 149
?IR+OCAA 10.7 电光模拟 151
3#h@,>Z; 11 折射率(RI)扫描 155
9iGp0_J 11.1 定义材料和通道 155
BsYJIKfW 11.2 定义布局设置 157
-V:7j8 11.3 绘制线性波导 160
UL3u2g;d 11.4 插入输入面 160
|w.5*]?H 11.5 创建脚本 161
8-)@q| 11.6 运行模拟 163
$lF\FC 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
!8o;~PPVl 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
8b $e) 12.1 定义材料 165
$wqi^q*) 12.2 创建参考轮廓 166
t8Giv89{ 12.3 定义布局设置 166
0;" >. 12.4 用户自定义轮廓 167
|@dY[VK> 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
^/7Y3n!|3 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
j8?rMD~ 13.1 定义材料 173
l8d }g 13.2 创建钛扩散轮廓 173
5I0j>{U& 13.3 定义晶圆 174
6{2 9cX. 13.4 创建器件 175
-aIB_ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
z_87;y;= 13.6 定义电极区域 178
ksQw|>K 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
XI5q>cd\Sz 13.8 运行模拟 182
yu=(m~KX
13.9 创建脚本 184
I(+%`{Wv 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
Ml+O -
3T 14.1 理论背景 186
bYy7Ul6] 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
Pol
c. 14.3 生成脚本数据 190
h5@JS1cY 14.4 导出散射数据 193
&MGM9
zm-] 14.5 创建臂 194
n<MreKixE 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
j6BFh=?D 14.7 加载两个臂的文件 200
jn>RE 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
Ai5D[ykX 14.9 连接元件 202
JPkI+0 14.10 运行模拟 203
incUa; 14.11 创建图以查看结果 204
CDWchY 有兴趣可以扫码加微咨询
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