《OptiBPM入门教程》
前 言 >Y,7>ahyt JBYQ7SsAS0 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。 m:^@AR1%d Wu}Co 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。 ~q4y'dBy* /#
eBDo 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。 Y9%yjh @2u<Bh}} 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。 MVj@0W33m YM;^c%
_7 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。 :C&?(HJ&r i3~!ofTb 《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
|z4 /4Y@ \Dc\H)
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ZHBwoC#5} W`\H3?C`xQ 目 录 q+DH2&E' 1 入门指南 4 K1hw'AaQ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 CVUDN2 1.2 OptiBPM简介 5 lAGxE-B^a" 1.3 光波导介绍 8 >}I}9y+ 1.4 快速入门 8 3}+/\:q* 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 kj8zWG4KH 2.1 定义MMI耦合器材料 28 \uYUX~}i" 2.2 定义布局设置 29 =MXF`k^} 2.3 创建一个MMI耦合器 31 <V,?!}V 2.4 插入input plane 35 !Q#b4 f 2.5 运行模拟 39 p"JSYF
9] 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 P]TT 3 创建一个单弯曲器件 44 Y!`?q8z$G 3.1 定义一个单弯曲器件 44 }/LYI 3.2 定义布局设置 45 XX F9oy8 3.3 创建一个弧形波导 46 4 hj2rK'y 3.4 插入入射面 49 |Bn=$T] 3.5 选择输出数据文件 53 Y}Dp{ 3.6 运行模拟 54
Ntqc=z 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 pFK
|4u 4 创建一个MMI星形耦合器 60 j\vK`.z 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 8x{vgx @M 4.2 定义布局设置 61 l=oVC6C 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 EK'&S=] 4.4 插入输入面 62 e%P;Jj476 4.5 运行模拟 63 7mjj% 4.6 预览最大值 65 ~L1O\V
i 4.7 绘制波导 69 lVFX@I =pI 4.8 指定输出波导的路径 69 y((_V%F} 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 AWi87q 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 (HF,p,h_ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 4"2/"D0 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Lr^xp,_ n 5.1 定义波导材料 75 EzyIsp> _ 5.2 定义布局设置 76 $7r
wara 5.3 创建波导 76 DG-vTr 5.4 修改输入平面 77 CvW((<? 5.5 指定波导的路径 78 JA}'d7yEa 5.6 运行模拟 79 hK"=~\, 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 @}Ixr{t 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 [0LqZ<\5 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 aC},h 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 h=tu+pn 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 qIT{` hX 6.2 定义布局结构 89 \,EPsQV0? 6.3 绘制并定位波导 91 >(rB[ZJ 6.4 生成布局脚本 95 >2:S v1T 6.5 插入和编辑输入面 97 G"[pr%? 6.6 运行模拟 98 ##@#:B 6.7 修改布局脚本 100 gdK/:%u3 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Ak1) 7 应用预定义扩散过程 104 _pGviGR 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 }ELCnN 7.2 定义布局设置 106 >l1Yhxd_0* 7.3 设计波导 107 h %s 7.4 设置模拟参数 108 T/;hIX:R 7.5 运行模拟 110 <`3(i\-X 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 C6M/$_l&a 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 }Yl=lcvw 7.8 添加一个新的轮廓 111
D.o|($S0 7.9 创建上方的线性波导 112 orHD3T%& 8 各向异性BPM 115 KUut C
: 8.1 定义材料 116 pCUOeQL(
8.2 创建轮廓 117 h /QP=Zd 8.3 定义布局设置 118 mv.I.EL 8.4 创建线性波导 120 I0vnd7 8.5 设置模拟参数 121 "V0:Lq 8.6 预览介电常数分量 122 .^S78hr]n 8.7 创建输入面 123 A4FDR# 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 grdyiBSVn 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 J\ +gd% 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 PL$F;d 9.2 定义布局设置 130 PJ@ ,01 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 8VmN?"5v 9.4 编辑输入平面 132 a.IF%hP0xo 9.5 设置模拟参数 134 !#I/be] 9.6 运行模拟 135 U_;J.{n 10 电光调制器 138 ]~Vu-@
/} 10.1 定义电解质材料 139 n E0~Y2 10.2 定义电极材料 140 >Ro n+
oe 10.3 定义轮廓 141 FTnQqDuT 10.4 绘制波导 144 jgKL88J*\ 10.5 绘制电极 147 &[Zap6] 10.6 静电模拟 149 zZc@;S# 10.7 电光模拟 151 W7=_u+0d 11 折射率(RI)扫描 155 !# :$u= 11.1 定义材料和通道 155 DIp:S&q2 11.2 定义布局设置 157 /_OZ1jX 11.3 绘制线性波导 160 bM0[V5:jB 11.4 插入输入面 160 OG+r|.N; 11.5 创建脚本 161 yLO
&(Mb 11.6 运行模拟 163 *.]E+MYi* 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Hq\E06S@ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 <o7#?AcPu 12.1 定义材料 165 Y0yO`W4 12.2 创建参考轮廓 166 -f2`qltjb 12.3 定义布局设置 166 50GYL5)q 12.4 用户自定义轮廓 167 ,e FQ}&^A 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 0 ;_wAk 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 $%%>n^?? 13.1 定义材料 173 NZC='3Uz 13.2 创建钛扩散轮廓 173 iynS4]`U 13.3 定义晶圆 174 {/A)t1nL 13.4 创建器件 175 kad;Wa#h 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 hRa(<Z K 13.6 定义电极区域 178 :n4:@L<%H CaYos;Pl
|