前 言 ([ dT!B#aH H{V)g 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。
++8_fgM (ZP87Gz 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。
[$a<b/4 xd8
*<,Wj 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
Bux'hc 8$vK5Dnn8 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。
o>c^aRZ{ dTGA5c 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。
(9$"#o Ht[{ryTxu 《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
Dag`>|my 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ;GsQR+en
~]WVG@- Pxhz@":[ 目 录 &|5GB3H= 1 入门指南 4
_3>djF_u 1.1 OptiBPM安装及说明 4
wAYB RY[ 1.2 OptiBPM简介 5
h qmSE'8 1.3 光波导介绍 8
8]< f$3. 1.4 快速入门 8
zgKY4R{V 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
v27Ja .tA 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
feEMg 2.2 定义布局设置 29
"tu*YNP\Q 2.3 创建一个MMI耦合器 31
&~-~5B|3" 2.4 插入input plane 35
^#e~g/ 2.5 运行模拟 39
G'x .NL 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
:b/jNHJU 3 创建一个单弯曲器件 44
[@"wd_f{l 3.1 定义一个单弯曲器件 44
>UHa 3.2 定义布局设置 45
t FgX\4 3.3 创建一个弧形波导 46
N[U9d}Zv 3.4 插入入射面 49
/_\W+^fE 3.5 选择输出数据文件 53
*t9eZ!_f? 3.6 运行模拟 54
&L4
q10-N 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Zzj0\?Ul 4 创建一个MMI星形耦合器 60
Tby,J
B^U 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
?m;;D'1j 4.2 定义布局设置 61
mBk5+KyT 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
!/I0i8T 4.4 插入输入面 62
4TRG.$2[ 4.5 运行模拟 63
qpqokK 4.6 预览最大值 65
{CUk1+ 4.7 绘制波导 69
2t1I3yA'{z 4.8 指定输出波导的路径 69
{G*QY%j^ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
H:S,\D?%2x 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
ZR3nK0 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
MZv\ C 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
S~F` 5.1 定义波导材料 75
p!W[X%`) 5.2 定义布局设置 76
)\ 0F7Z 5.3 创建波导 76
B|o%_:]+E 5.4 修改输入平面 77
UG[e//m 5.5 指定波导的路径 78
or?%-) 5.6 运行模拟 79
BWUq%o,@g 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
JlZ0n; 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
<{ru|-9 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
F^kwdS 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
svhrf;3: 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
(f1M'w/OD 6.2 定义布局结构 89
kv?|'DN 6.3 绘制并定位波导 91
"="O > 6.4 生成布局脚本 95
v}uJtBG( 6.5 插入和编辑输入面 97
n2ndjE$ 6.6 运行模拟 98
",B'k 6.7 修改布局脚本 100
BzbDZV 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
B)=~8wsI:Z 7 应用预定义扩散过程 104
J|QiH< 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
<94G 7.2 定义布局设置 106
uJow7-FD 7.3 设计波导 107
U;^[$Aq 7.4 设置模拟参数 108
f7<pEGb 7.5 运行模拟 110
"{BqtU*. 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
Ax<\jW< 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
mLwY]2T" 7.8 添加一个新的轮廓 111
sQ1jrkm 7.9 创建上方的线性波导 112
'K@0Wp 8 各向异性BPM 115
[*Ju3 8.1 定义材料 116
sH!O0WL 8.2 创建轮廓 117
LAs7>hM 8.3 定义布局设置 118
Dpqt;8"2L 8.4 创建线性波导 120
}Uw#f@Wh 8.5 设置模拟参数 121
zV.pol 8.6 预览介电常数分量 122
[aW = 8.7 创建输入面 123
\ e:d)^cbh 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
4A.Q21s 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
tIZ~^*' 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
f~M8A. 9.2 定义布局设置 130
)ly
^Ox 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
G$JFuz)| 9.4 编辑输入平面 132
e>H:/24 9.5 设置模拟参数 134
TMj4w,g4 9.6 运行模拟 135
k DsIp= 10 电光调制器 138
h/ep`-YaH 10.1 定义电解质材料 139
.YcN S% 10.2 定义电极材料 140
M'5'O;kn 10.3 定义轮廓 141
l},NcPL` 10.4 绘制波导 144
<$Yi]ty 10.5 绘制电极 147
Np,2j KF( 10.6 静电模拟 149
\C|cp|A*& 10.7 电光模拟 151
#Ob]]!y 11 折射率(RI)扫描 155
8k!6b\Imz 11.1 定义材料和通道 155
Wk7WK` >i 11.2 定义布局设置 157
:d'
5O8 11.3 绘制线性波导 160
5vOC CW 11.4 插入输入面 160
<[Oo*:A!7 11.5 创建脚本 161
T[uDZYx 11.6 运行模拟 163
%|IUq jg
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
H5xzD9K;/C 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
3#GqmhqKDk 12.1 定义材料 165
sa#.l% # 12.2 创建参考轮廓 166
*e4TSqC| 12.3 定义布局设置 166
NoDZ5Z 12.4 用户自定义轮廓 167
a W;aA'! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
E_:QSy5G 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
f`P9ku#j} 13.1 定义材料 173
C7qYiSv 13.2 创建钛扩散轮廓 173
8tc*.H{^+ 13.3 定义晶圆 174
(xT*LF+ 13.4 创建器件 175
fE;Q:# Z. 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
`/:cfP\ 13.6 定义电极区域 178
<Oz66bTze L\ j: [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
+x1/-J8_sg 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
=uV,bG5V1 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
i/qTFQst
_ 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
GjQfi'vCk 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
v3^|"}\q5 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
NPJ.+ph 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
kBsXfVs9 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
1y[B[\ 14.11 创建图以查看结果 204
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