前 言 xU6)~ae`JW `O/1aW1 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。
DI"KH)XD Wl\.*^`k 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。
mu@He&w" Utd`T+AF* 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。
~
HN $F2A 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
4L)#ku$jW n
W:P"L 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。
Ymt.>8L }M7{~ov#s 《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
3)cH\gsg9 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 (JenTL`%u
(
y0 Kg?(Ax4 目 录 5e1;m6 1 入门指南 4
v,,
.2UR4 1.1 OptiBPM安装及说明 4
icS%])3LF 1.2 OptiBPM简介 5
!p
#m?|Km 1.3 光波导介绍 8
\USl9*E 1.4 快速入门 8
2 8> 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
`X)y5*##wq 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
S*PcK> 2.2 定义布局设置 29
5!-+5TJI 2.3 创建一个MMI耦合器 31
"}*5'e.* 2.4 插入input plane 35
[L(qrAQ2|z 2.5 运行模拟 39
%'o'Kh''= 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
y Ny,$1 3 创建一个单弯曲器件 44
g&&- 3.1 定义一个单弯曲器件 44
IX+!+XC"U 3.2 定义布局设置 45
c`,'[Q5(O 3.3 创建一个弧形波导 46
}ZqnsLu[) 3.4 插入入射面 49
*3@ =XY7 3.5 选择输出数据文件 53
r_>]yp 3.6 运行模拟 54
\0j-p 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
z\7-v<ZS 4 创建一个MMI星形耦合器 60
BcXPgM!Xqz 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
"~2SHM@q 4.2 定义布局设置 61
pf% yEz 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
S/,)X 4.4 插入输入面 62
-sqd?L.p 4.5 运行模拟 63
w 3kX!%a: 4.6 预览最大值 65
K&4FFZ 4.7 绘制波导 69
CXiDe)|<E 4.8 指定输出波导的路径 69
[b :0j- 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
)gVz?-u+D 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
&TTvX%T 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
WBN3:Y7 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
nixIKOnjC 5.1 定义波导材料 75
vC^Ul 5.2 定义布局设置 76
9ERyr1-u v 5.3 创建波导 76
U%rEW[ j 5.4 修改输入平面 77
nPW=m`jG 5.5 指定波导的路径 78
`eEiSf 5.6 运行模拟 79
=|LB,REN 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
y0]"qB 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
<s=i5t
My5 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
W:VX^8</ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
!&adO,jN+= 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
{zIcEN$ ~ 6.2 定义布局结构 89
+aQM %~ 6.3 绘制并定位波导 91
2WUl8?f2Y 6.4 生成布局脚本 95
oM^VtH=> 6.5 插入和编辑输入面 97
.^xQtnq 6.6 运行模拟 98
Vd;NT$S$ 6.7 修改布局脚本 100
a)S{9q}%
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
6o.Dgt/f 7 应用预定义扩散过程 104
cv5+[;(b 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
:z-?L0C=0 7.2 定义布局设置 106
0" F\V 7.3 设计波导 107
MK.TBv 7.4 设置模拟参数 108
b5)1\ANq 7.5 运行模拟 110
SFjR SMi 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
>H5_,A}f 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
3Yf~5csY 7.8 添加一个新的轮廓 111
PDpuHHB 7.9 创建上方的线性波导 112
zeshM8= 8 各向异性BPM 115
5SEGV|% 8.1 定义材料 116
8I~*9MUp 8.2 创建轮廓 117
B{K_?ae! 8.3 定义布局设置 118
;TKsAU 8.4 创建线性波导 120
GdM|?u&s" 8.5 设置模拟参数 121
LfvNO/:, 8.6 预览介电常数分量 122
u
p zBd] 8.7 创建输入面 123
e$`;z%6y 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
^|%N _ s 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
q{}U5(,{0 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
s54AM]a{j 9.2 定义布局设置 130
8/@*6J 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
F?Fxm*Wa/ 9.4 编辑输入平面 132
FI @kE19 9.5 设置模拟参数 134
iU|X/>k? 9.6 运行模拟 135
RF
[81/w] 10 电光调制器 138
79uAsI2-Y 10.1 定义电解质材料 139
ZEB,Q~ 10.2 定义电极材料 140
Jq:Wt+a 10.3 定义轮廓 141
TU1W!=Z 10.4 绘制波导 144
Tdxc%'l 10.5 绘制电极 147
N97WI+` 10.6 静电模拟 149
Bxf&gDwjgr 10.7 电光模拟 151
RgD:"zeM 11 折射率(RI)扫描 155
D1V^DbUm_ 11.1 定义材料和通道 155
F6ZL{2$k@ 11.2 定义布局设置 157
x|*m ok 11.3 绘制线性波导 160
#[]B:
n6 11.4 插入输入面 160
0?''v>% 11.5 创建脚本 161
&23{(]eO 11.6 运行模拟 163
+.a->SZ5" 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
cS>xT cj 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
ybcCq]cgt 12.1 定义材料 165
@=?#nB& 12.2 创建参考轮廓 166
RijFN.s 12.3 定义布局设置 166
i'`>YX 12.4 用户自定义轮廓 167
+vYVx<uTQ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
@Ll^ze&HI 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
s,j=Kym% 13.1 定义材料 173
g{Hb3id9 13.2 创建钛扩散轮廓 173
`pXPF}T 13.3 定义晶圆 174
'/fueku 13.4 创建器件 175
bLC+73BjC 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
QSvgbjdE 13.6 定义电极区域 178
+
7nA; C eMjW^-RgE5 [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
iwfH~ 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
Lw6}bB`} 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
17lc5#^L 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
"4CO^ B 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
DuRC1@e 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
RCMO?CBe 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
`8D'r|=`Eh 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
3JZ9 G79H 14.11 创建图以查看结果 204
Zzv,p R}$A>)%dx 有兴趣可以扫码加微联系