前 言 l\I#^N <Wn={1Ts" 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。
FctqE/>}I S!j=hj@qW 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。
wC+_S*M-K cah1'Y 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。
g"Mqh!{
FI ;P3sDN 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。
^I*</w8 F[BJhN*]a 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。
3(0k!o0" [p^N].K$ 《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
iZ} w>1 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 D~E1hr&Vd>
# -e ;[V_w/-u 目 录 j6]+fo&3 1 入门指南 4
(Z;;v|F.i= 1.1 OptiBPM安装及说明 4
jT}3Zn 1.2 OptiBPM简介 5
T[]2]K[&B 1.3 光波导介绍 8
,K'>s<} 1.4 快速入门 8
N3nFE:`u] 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
4wk-f7I( 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
@*P$4c 2.2 定义布局设置 29
nk|j(D 2.3 创建一个MMI耦合器 31
M0zJGIT~b 2.4 插入input plane 35
v]SHude{ 2.5 运行模拟 39
>{?~cNO& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
4=!SG4~o 3 创建一个单弯曲器件 44
=@q 9,H 3.1 定义一个单弯曲器件 44
mN
Hd 3.2 定义布局设置 45
lO3W:,3_a 3.3 创建一个弧形波导 46
#-*7<wN 3.4 插入入射面 49
Z
M_
6A1 3.5 选择输出数据文件 53
(7/fsfsF 3.6 运行模拟 54
VO r*YB& 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
~b;l08 < 4 创建一个MMI星形耦合器 60
?@8[1$1a 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
HxCq6Y_m< 4.2 定义布局设置 61
v'gP,UO-%D 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
+EK(r@eV 4.4 插入输入面 62
z(V?pHv+ 4.5 运行模拟 63
\i_y(; 4.6 预览最大值 65
f'P}]_3( 4.7 绘制波导 69
AT Dm$ * 4.8 指定输出波导的路径 69
|<tZ| 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
l`=).k 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
8fA9yQ8 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
&Uq++f6 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
O92a*) 5.1 定义波导材料 75
;Yo9e~
5.2 定义布局设置 76
>`L)E,=/ 5.3 创建波导 76
G%0G$3W" 5.4 修改输入平面 77
7oaa) 5.5 指定波导的路径 78
y
Nb&;E7 H 5.6 运行模拟 79
%. ^8&4$+ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
eLE9-K+ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
i\hH .7G1 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
{T|sU\| Q 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
8&snLOU
-Q 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
at7|r\`?- 6.2 定义布局结构 89
)#ze 6.3 绘制并定位波导 91
Zkl:^!* 6.4 生成布局脚本 95
`.>5H\w0e 6.5 插入和编辑输入面 97
L$zI_
z 6.6 运行模拟 98
/LMb~Hy, 6.7 修改布局脚本 100
;4.D% 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
+9Z RCmV 7 应用预定义扩散过程 104
4
4%jz-m 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
<qZ"W6&& 7.2 定义布局设置 106
:(tSL{FO 7.3 设计波导 107
9`{[J['V 7.4 设置模拟参数 108
bSH lR#!6 7.5 运行模拟 110
R:=C 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
pl62mp! 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
pcw!e_"+ 7.8 添加一个新的轮廓 111
`< 8Fc`;[ 7.9 创建上方的线性波导 112
,Nl]rmI 8 各向异性BPM 115
2{naSiaq 8.1 定义材料 116
UJ'
+Z6d 8.2 创建轮廓 117
SPKen}g 8.3 定义布局设置 118
~:7AHK2 8.4 创建线性波导 120
*]G&pmMs 8.5 设置模拟参数 121
]:TX> X! 8.6 预览介电常数分量 122
pKK&+umg 8.7 创建输入面 123
bh=d'9B@&J 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
\ZrLh,6f. 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
T=7V+ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
FI@2KM 9.2 定义布局设置 130
/_~b~3{u 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
Yh/-6wg 9.4 编辑输入平面 132
E\!:MCL 9.5 设置模拟参数 134
KLBV(`MS 9.6 运行模拟 135
pNpj, H*4 10 电光调制器 138
B.fLgQK0 10.1 定义电解质材料 139
}D.?O,ue 10.2 定义电极材料 140
5vIuH+0 10.3 定义轮廓 141
t!^FWr& 10.4 绘制波导 144
9/C0DDb 10.5 绘制电极 147
,-u | l 10.6 静电模拟 149
N]cGJU>$ 10.7 电光模拟 151
N3^pFy` 11 折射率(RI)扫描 155
b7fP)nb695 11.1 定义材料和通道 155
X70 vDoW 11.2 定义布局设置 157
=0xuH>WY}w 11.3 绘制线性波导 160
Z4'"* 11.4 插入输入面 160
g-xbb&] 11.5 创建脚本 161
&B3Eq1A 11.6 运行模拟 163
><iE VrpN 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
gUDd2T# 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
%o<&O(Y 12.1 定义材料 165
2a*1q#MpAt 12.2 创建参考轮廓 166
G}i\UXFE 12.3 定义布局设置 166
Vja' :i 12.4 用户自定义轮廓 167
E*Vx^k$ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
oMda)5 & 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
#m
3WZ3t$ 13.1 定义材料 173
xMg&>}5 13.2 创建钛扩散轮廓 173
r5[om$|* 13.3 定义晶圆 174
LXIlrZ9D5 13.4 创建器件 175
rPK?pJ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
xt
+fuL 13.6 定义电极区域 178
y5?T`ts,# !Dkz6B* [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
n]4)~ZIAU 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
bf3LNV| 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
# l~d 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
dv4)fG]W;_ 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
IC[SJVH; 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
P>euUVMPz4 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
5WP[-J) 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
eFXxkWR) 14.11 创建图以查看结果 204
fh$U" [OG-ZcNu? 有兴趣可以扫码加微联系