前 言 ! Y~FLA_ \aUC(K~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。
aa/(N7 A>;bHf@ 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。
u$Jz~:=, <7Or{:Sc90 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
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;Pj9 Em
!/a$ 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。
BLf>_bUk Hc$O{]sq 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。
vDhh>x( e>7>j@(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
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G&R 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 }"P|`"WW
&4x}ppX
#3@rS 目 录 eFTpnG 1 入门指南 4
5o'FS{6U 1.1 OptiBPM安装及说明 4
:tB1D@Cb6 1.2 OptiBPM简介 5
w3obIJm 1.3 光波导介绍 8
6"O+w=5B 1.4 快速入门 8
kY|utoAP 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
bL+_j}{:N 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
N06OvU2>xU 2.2 定义布局设置 29
PI:4m%[ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
.* ?wF 2.4 插入input plane 35
Rn(ec 2.5 运行模拟 39
t?-n*9,#S 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
+yH7v5W 3 创建一个单弯曲器件 44
TA`1U;c{n 3.1 定义一个单弯曲器件 44
BxWPC#5
3.2 定义布局设置 45
c%2QZ C 3.3 创建一个弧形波导 46
;!mzyb* 3.4 插入入射面 49
]7F=u!/`<C 3.5 选择输出数据文件 53
2~1SQ.Q<RY 3.6 运行模拟 54
JPc+rfF 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
0y" $MC v 4 创建一个MMI星形耦合器 60
0KcyLAJ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
r6MMCJ|G 4.2 定义布局设置 61
V6&!9b 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
L_uVL#To 4.4 插入输入面 62
l|~A#kq 4.5 运行模拟 63
^& tZ 4.6 预览最大值 65
tqvN0vY5 4.7 绘制波导 69
0d"[l@UU0 4.8 指定输出波导的路径 69
p$NQyS5C"S 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
4n!aW?% 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
4$iz4U:P 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
['X]R:3h 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
<EB+1GFuI 5.1 定义波导材料 75
85 |OGtt 5.2 定义布局设置 76
I {S;L 5.3 创建波导 76
1MP~dRZ$ 5.4 修改输入平面 77
j^j1 5.5 指定波导的路径 78
hYT0l$Ng 5.6 运行模拟 79
nA-.mWD_C 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
H1pO!>M 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
[fya)} 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
Xtq_y'I 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
c)TPM/>(p 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
dUeN*Nq&(, 6.2 定义布局结构 89
<ktrPlNuM 6.3 绘制并定位波导 91
B4c]}r+ 6.4 生成布局脚本 95
q1$N>;& 6.5 插入和编辑输入面 97
c?f4Q,%| 6.6 运行模拟 98
=r?hgGWe 6.7 修改布局脚本 100
??-[eB. 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
ld|5TN1 7 应用预定义扩散过程 104
G\/zkrxmv 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
o]J{{M'E 7.2 定义布局设置 106
<Dl*l{zba 7.3 设计波导 107
V%7WUq 7.4 设置模拟参数 108
~9,,~db 7.5 运行模拟 110
]^. _z 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
=1FRFZI!j 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
)0.kv2o. 7.8 添加一个新的轮廓 111
U8s2|G;K 7.9 创建上方的线性波导 112
7{e
4c 8 各向异性BPM 115
i^X]j 8.1 定义材料 116
9N#_(uwt 8.2 创建轮廓 117
fa
jGZyd0: 8.3 定义布局设置 118
{k>&?Vd! 8.4 创建线性波导 120
I*:%ni2 8.5 设置模拟参数 121
aD<A.Lhy 8.6 预览介电常数分量 122
|sJ[0z 8.7 创建输入面 123
:)-Sk$ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
,8S/t+H 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
d\&U*= 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
Gvt G(u~ 9.2 定义布局设置 130
YFLZ %( 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
SB;&GHq"n 9.4 编辑输入平面 132
YiXk5B0Uh 9.5 设置模拟参数 134
7Kr*P<-G 9.6 运行模拟 135
j"t(0m 10 电光调制器 138
|{z:IQLv 10.1 定义电解质材料 139
a5dLQxb 10.2 定义电极材料 140
4qb/daE:Z 10.3 定义轮廓 141
gDQ^)1k 10.4 绘制波导 144
6+#Ydii9E 10.5 绘制电极 147
zq3\}9 10.6 静电模拟 149
@+&LYy72 10.7 电光模拟 151
.Yamc#A- 11 折射率(RI)扫描 155
bWjc'P6rx 11.1 定义材料和通道 155
QGMV}y 11.2 定义布局设置 157
pQyK={7?` 11.3 绘制线性波导 160
a
kk NI3 11.4 插入输入面 160
fF!Yp iI" 11.5 创建脚本 161
]{;gw<T 11.6 运行模拟 163
Q4#.X=.d 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
-mbt4w 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
z 4e7PW| 12.1 定义材料 165
*^pR%E . 12.2 创建参考轮廓 166
3<e=g)F 12.3 定义布局设置 166
lB8-Z ow 12.4 用户自定义轮廓 167
S^JbyD_yoh 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
vOH4# 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
o@_q]/Mh 13.1 定义材料 173
rP'me2
B 13.2 创建钛扩散轮廓 173
0G(/Wb"/ 13.3 定义晶圆 174
'NbHa! 13.4 创建器件 175
/m!BY}4W 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
.97])E[U 13.6 定义电极区域 178
Gf%~{@7=u [>vLf2OID [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
.o6Or:L 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
V%t.l 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
8$]1M,$r 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
h7*J9[$ 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
,=uD^n: 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
&.F4b~A7 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
b.OsiT;_j 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
;gD})@ 14.11 创建图以查看结果 204
K$z2YJ% #]-SJWf3 有兴趣可以扫码加微联系