前 言 ;8#6da, y3j$?oM 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
9(fh+ OR&pGoW OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
RV@B[: (w-"1( 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
"6]oi*_8 ~d&&\EZ 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
kQU4s)J #TUm&2 +V 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
'sAkrl8kt skeeec\V 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
]+G\1SN~ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 nGGw(6c%>
!l dE9 . n%h009-5 目 录 >W+,(kAS 1 入门指南 4
zecM|S _ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
kPOk.F%) 1.2 OptiBPM简介 5
0qR#o/~I 1.3 光波导介绍 8
MZVbOcSAd 1.4 快速入门 8
&H+ wzx< 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
Z^]Oic/0Oa 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
&K!0yR 2.2 定义布局设置 29
3B[tbU( 2.3 创建一个MMI耦合器 31
,ng/T**@G 2.4 插入input plane 35
zx)}XOYf 2.5 运行模拟 39
[W$x5|Z}Q 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
xe OfofC(l 3 创建一个单弯曲器件 44
W\Il@Je; 3.1 定义一个单弯曲器件 44
"o%okN 3.2 定义布局设置 45
N]8/l:@ 3.3 创建一个弧形波导 46
Wv5=$y 3.4 插入入射面 49
c-zW
2;|61 3.5 选择输出数据文件 53
F+c8
O 3.6 运行模拟 54
/p;OZf] 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
gT[] "ZT7 4 创建一个MMI星形耦合器 60
CWZv/>,% 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
e8SAjl"} 4.2 定义布局设置 61
+ d>2 ' 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
6k')12~' 4.4 插入输入面 62
%eF=;q 4.5 运行模拟 63
O|m-[] 4.6 预览最大值 65
p8]X Ne 4.7 绘制波导 69
11S{XbU 4.8 指定输出波导的路径 69
R(>
oyxA[F 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
|@rf#,hTDp 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
3#fg
2 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
U&^(%W# 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
&B8x0 yi 5.1 定义波导材料 75
(CDh,ZN;| 5.2 定义布局设置 76
<_8eOL<X 5.3 创建波导 76
R8.@5g_ 5.4 修改输入平面 77
3-y2i/4}$ 5.5 指定波导的路径 78
n%2c<@p# 5.6 运行模拟 79
BDL[C<d( 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
%7[d5[U~ZA 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
{JQV~rfh` 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
iMYJVB= 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
QeQwmI 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
j0cB#M44 6.2 定义布局结构 89
WYvcN8F 6.3 绘制并定位波导 91
sz7<u| 6.4 生成布局脚本 95
c[6<UkH7 6.5 插入和编辑输入面 97
_B&;z $ 6.6 运行模拟 98
?S)Pv53>} 6.7 修改布局脚本 100
n Fwg pT 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
w$qdV,s 7 7 应用预定义扩散过程 104
Fyz1LOH[X 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
HlxgJw~< 7.2 定义布局设置 106
!{r@ H+Kf 7.3 设计波导 107
it j&L <e 7.4 设置模拟参数 108
Ta8lc %0w3 7.5 运行模拟 110
06af{FXsGb 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
,[| i^ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
z9Y}[pN 7.8 添加一个新的轮廓 111
O8*yho 7.9 创建上方的线性波导 112
Q:b>1 8 各向异性BPM 115
jTsQsHq 8.1 定义材料 116
K?S5C8 8.2 创建轮廓 117
W1}d6Sbg 8.3 定义布局设置 118
'8^>Z.~V 8.4 创建线性波导 120
sVS),9\} 8.5 设置模拟参数 121
30cb+)h( 8.6 预览介电常数分量 122
U4NA'1yo 8.7 创建输入面 123
wx/*un%2 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
x1+ V 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
R4f_Kio 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
,7Q b24A 9.2 定义布局设置 130
qaBL 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
uw&p) 9.4 编辑输入平面 132
yEL5U{ 9.5 设置模拟参数 134
?D@WXE0a 9.6 运行模拟 135
NW*$+u%/R 10 电光调制器 138
J.,7d , 10.1 定义电解质材料 139
L# .vbf 10.2 定义电极材料 140
d-UQc2r 10.3 定义轮廓 141
V?Ca[ 10.4 绘制波导 144
^hwTnW9Z1: 10.5 绘制电极 147
om0g'Qa 10.6 静电模拟 149
|HTTTz9R. 10.7 电光模拟 151
%c&<{D}r 11 折射率(RI)扫描 155
$0~_)$i: 11.1 定义材料和通道 155
8Vm)jnM 11.2 定义布局设置 157
I|P#|0< 2 11.3 绘制线性波导 160
y=e|W=<D& 11.4 插入输入面 160
\BdQ(rm 11.5 创建脚本 161
\avgXndI 11.6 运行模拟 163
pTcN8E&Unz 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
\4 hB1- 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
s+]6X*) 12.1 定义材料 165
lDtl6r/ 12.2 创建参考轮廓 166
&Ht5!zuW, 12.3 定义布局设置 166
U NescZ 12.4 用户自定义轮廓 167
?wj1t!83 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
`yua?n 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
BWG#W C 13.1 定义材料 173
k%sh;1. 13.2 创建钛扩散轮廓 173
idP2G|Z 13.3 定义晶圆 174
.^FdO$" 13.4 创建器件 175
|D[4G6& 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
":Ll.=! 13.6 定义电极区域 178
s#C~HK iriF'(1 [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
ty)~]!tA 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
_*dUH5 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
<.c#l': 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
+m1y#|08 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
\9jvQV/y 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
{w VJv1*l 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
L=-v>YL+ 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
$n9Bp'< 14.11 创建图以查看结果 204
`RLn)a ~g|z7o 有兴趣可以扫码加微联系