前 言 Ua4} dW[w V+ Z22 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。
a[/p(O fN9hBC@ 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。
;Zw28!#Rt -M4#dHR_! 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。
${?Px
c{- xucV$[f 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。
uQDu<@5^[ aPbHrk*/ 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。
$ 8s&=OW 6-o Qs? 《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
,i}"e(f 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 X@s s d
(HEjmQjE ,?}TSJKC 目 录 0Bll6Rd 1 入门指南 4
wz ,woF| 1.1 OptiBPM安装及说明 4
~DSle 3 1.2 OptiBPM简介 5
=<<\Uo 1.3 光波导介绍 8
%V$^CWOy 1.4 快速入门 8
F>&8b^v bn 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
P?I"y,_ p 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
?VJ Fp^Ra 2.2 定义布局设置 29
Tb}b*d3 2.3 创建一个MMI耦合器 31
V{8mx70 2.4 插入input plane 35
vK$W)(Z 2.5 运行模拟 39
d"V^^I)yx& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
u`ZnxD> 3 创建一个单弯曲器件 44
WA<~M)rb 3.1 定义一个单弯曲器件 44
zpY8w#b 3.2 定义布局设置 45
}5A?WH_ 3.3 创建一个弧形波导 46
*2 [r?! 3.4 插入入射面 49
! _QU- 3.5 选择输出数据文件 53
<|{=O9 3.6 运行模拟 54
4|~o<t8 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
;2U`?" 4 创建一个MMI星形耦合器 60
#PiW\Tq 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
vnKUD| 4.2 定义布局设置 61
|{$Vk%cUE 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
Wg#>2)> 4.4 插入输入面 62
H7uW|'XWz 4.5 运行模拟 63
9Gy1T3y5" 4.6 预览最大值 65
rTx]%{ 4.7 绘制波导 69
oRCj]9I$ 4.8 指定输出波导的路径 69
,i'>+Ix< 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
/m%;wH|6% 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
|kjk{ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
(u~@@d" 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
FN G] 5.1 定义波导材料 75
Z/%>/ 5.2 定义布局设置 76
&n['#7 <(! 5.3 创建波导 76
QqRL>.)W 5.4 修改输入平面 77
0(]C$*~mk 5.5 指定波导的路径 78
?(E$|A 5.6 运行模拟 79
Nkc=@l{ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
u-8,9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
q>,i `* 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
UF?qL1w 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
t)5bHVx 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
7%C6gU!r 6.2 定义布局结构 89
h]I ^%7 6.3 绘制并定位波导 91
X'O3)Yg 6.4 生成布局脚本 95
?v6xaVg: 6.5 插入和编辑输入面 97
SDZ/rC!C 6.6 运行模拟 98
,XR1N$LN8_ 6.7 修改布局脚本 100
wPyfne?~, 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
c!b4Y4eJ 7 应用预定义扩散过程 104
|SCO9,Fs 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
8^kw 7.2 定义布局设置 106
PyK)ks!6 7.3 设计波导 107
{ymD.vf=9+ 7.4 设置模拟参数 108
a:C
ly9 7.5 运行模拟 110
y%f'7YZ4 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
usU5q>1 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
l1nrJm8 7.8 添加一个新的轮廓 111
x:G uqE 7.9 创建上方的线性波导 112
4/cUd=>Z 8 各向异性BPM 115
b0t/~]9G 8.1 定义材料 116
=5J}CPKbZI 8.2 创建轮廓 117
+hGr2%*0f 8.3 定义布局设置 118
`C$. 8.4 创建线性波导 120
X$)<>e]!> 8.5 设置模拟参数 121
BVU>M*k 8.6 预览介电常数分量 122
mqQN*.8* 8.7 创建输入面 123
it \3- 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
C`Zz\DNG@ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
(/JiOg^cw 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
)17CG*K1 9.2 定义布局设置 130
c3lU 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
DY1UP(y 9.4 编辑输入平面 132
N
8 n`f 9.5 设置模拟参数 134
Q3T@=z2j% 9.6 运行模拟 135
>We4F2? 10 电光调制器 138
'| WY 2>/( 10.1 定义电解质材料 139
DgW*Br8< 10.2 定义电极材料 140
R ` 10.3 定义轮廓 141
v;1<K@UT 10.4 绘制波导 144
s,Azcqem 10.5 绘制电极 147
-Q9} gaH_ 10.6 静电模拟 149
Mh3Tfp 10.7 电光模拟 151
H[S[ y 11 折射率(RI)扫描 155
MfQ 9d9 11.1 定义材料和通道 155
Qq+$ea?> 11.2 定义布局设置 157
B:;$5PUTc 11.3 绘制线性波导 160
u7L&cx 11.4 插入输入面 160
SJ8Ax_9{q 11.5 创建脚本 161
,v ,#f
. 11.6 运行模拟 163
grrM[Y7#~b 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
F=EG#<@u 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
*MC+i$ 12.1 定义材料 165
4MUN1/DId` 12.2 创建参考轮廓 166
4j_\_:$w< 12.3 定义布局设置 166
h9RL(Kq{ 12.4 用户自定义轮廓 167
VH M&Y-G 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
j]P'xrWl]8 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
eCFMWFhC 13.1 定义材料 173
, Ox$W 13.2 创建钛扩散轮廓 173
}JI@f14 13.3 定义晶圆 174
TMJq-u51 13.4 创建器件 175
4 '"C8vw. 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
}2%L
0 13.6 定义电极区域 178
p4-UW;Xu *be"$Q [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
h>k[ 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
XSHK7vpMf 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
'-X[T} 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
SFJ"(ey$ 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
VDT.L,9 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
C2
4"H|D 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
ANWfRtiU# 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
fQQj2>3w 14.11 创建图以查看结果 204
QlE]OAdB42 =aB c.PJ^ 有兴趣可以扫码加微联系