前 言 Ye2];(M xbC8Amo;8" 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。
_}@n_E Db=>7@h3C 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。
i4n
b# 2^6TrZA7M6 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。
$`{q[ {
|WU`p 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。
w3qf7{b 9*;isMkq< 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。
I#t9aR+& #0g#W 《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
S}^s5ztm 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 MQ(/l_=zQ
I`W-RWZ :ECK
$Cu 目 录 !X%!7wsc 1 入门指南 4
+?Jk@lE< 1.1 OptiBPM安装及说明 4
s~Wu0%])Q 1.2 OptiBPM简介 5
1qj%a%R 1.3 光波导介绍 8
qTHg[sME 1.4 快速入门 8
ZBR^[OXO 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
J(0 =~Z[ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
pq?[ wp" 2.2 定义布局设置 29
yp{F8V 8 2.3 创建一个MMI耦合器 31
s.;KVy,=Bu 2.4 插入input plane 35
~hz@9E]O 2.5 运行模拟 39
d50IAa^p6J 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
2${,%8"0s 3 创建一个单弯曲器件 44
#/t>}lc 3.1 定义一个单弯曲器件 44
+<\cd9 3.2 定义布局设置 45
.;Utkf'I 3.3 创建一个弧形波导 46
o\ow{gh9 3.4 插入入射面 49
Ag#5.,B- 3.5 选择输出数据文件 53
uP{+?#a_-\ 3.6 运行模拟 54
3cfZ!E~^kc 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
_`@Xy!Ye 4 创建一个MMI星形耦合器 60
vg:J#M: 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
rfXF 01I 4.2 定义布局设置 61
YY:iPaGO 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
r,.95@ 4.4 插入输入面 62
_"!{7e`Z 4.5 运行模拟 63
H"FflmUO 4.6 预览最大值 65
L2>?m`wp 4.7 绘制波导 69
Iz?Wtm } 4.8 指定输出波导的路径 69
e,#+Xx0M 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
ADyNNMcx 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
m>uI\OY{n 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Z|:_c 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
Ag>>B9 5.1 定义波导材料 75
)1Ma~8Y%r 5.2 定义布局设置 76
Ife,h
s 5.3 创建波导 76
[Yx-l;78 5.4 修改输入平面 77
=>:% n 5.5 指定波导的路径 78
U)`3[fo 5.6 运行模拟 79
@8M'<tr<z 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
o
>Rw}R 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
LTYuxZ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
t)oES>W1 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
nF. ;LM 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
1FD7~S| 6.2 定义布局结构 89
n^JUZ8 6.3 绘制并定位波导 91
0l(E!d8&' 6.4 生成布局脚本 95
]*g ss'N 6.5 插入和编辑输入面 97
^i`3cCFB< 6.6 运行模拟 98
OP|.I._I 6.7 修改布局脚本 100
[I++>4 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
"]SJbuzh 7 应用预定义扩散过程 104
f>s#Ngvc 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
0i`v:Lq% 7.2 定义布局设置 106
>uyeI&z 7.3 设计波导 107
5&n988gC8 7.4 设置模拟参数 108
(EOec5qXU 7.5 运行模拟 110
l${Hgn+ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
de=5=>P7 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
M 5T=Fj86 7.8 添加一个新的轮廓 111
Imh2~rw; 7.9 创建上方的线性波导 112
f*|8n$% 8 各向异性BPM 115
]} 5I>l 8.1 定义材料 116
>tmnj/=& 8.2 创建轮廓 117
EBj,pk5M 8.3 定义布局设置 118
33{;[/4 8.4 创建线性波导 120
CzzUi]*Ac{ 8.5 设置模拟参数 121
?b*/ddIs 8.6 预览介电常数分量 122
w
L/p.@ 8.7 创建输入面 123
SmT+L,:D 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
@wYQLZ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
=A0"0D{\ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
uGuc._}= 9.2 定义布局设置 130
:>tF_6 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
?8wwd!)x% 9.4 编辑输入平面 132
dt-Qu},8- 9.5 设置模拟参数 134
3xmiX{1e 9.6 运行模拟 135
d$"G1u~% 10 电光调制器 138
;I!+lx3[ 10.1 定义电解质材料 139
="5k\1W1M 10.2 定义电极材料 140
3D?IG\3 10.3 定义轮廓 141
nu469 10.4 绘制波导 144
XI%RneuDr: 10.5 绘制电极 147
RQj`9F 10.6 静电模拟 149
m{:" 1] 10.7 电光模拟 151
KA|&Q<<{@ 11 折射率(RI)扫描 155
$I)Tk`= 11.1 定义材料和通道 155
v5&xY2RI7 11.2 定义布局设置 157
$n=W2WJ6f 11.3 绘制线性波导 160
Vr&el 11.4 插入输入面 160
h"VpQhi 11.5 创建脚本 161
T =eT^?v 11.6 运行模拟 163
S 0R8'Y 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
mC*W2#1pF 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
%K&+~CJE 12.1 定义材料 165
7.7Cluh5, 12.2 创建参考轮廓 166
Kf:2%_DB 12.3 定义布局设置 166
lF;ziF 12.4 用户自定义轮廓 167
tl{]gz 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
yM (_P0 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
;x!,g5q"q 13.1 定义材料 173
l1-4n*fU 13.2 创建钛扩散轮廓 173
U7nsMD 13.3 定义晶圆 174
{Ior.(D>Y 13.4 创建器件 175
zVp[YOS&c 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
~I8v5 H 13.6 定义电极区域 178
kdK*MUB 8eOl@}bV [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
k1^V?O 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
>VRo|o<D 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
]uBT & 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
$Qn&jI38 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
96.IuwL*.s 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
_N>wzkJ 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
[b7it2`dl 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
#t"9TP 14.11 创建图以查看结果 204
/`7 I K T5K-gz7A 有兴趣可以扫码加微联系