光波导《OptiBPM入门教程》
前 言 Ukx/jNyYv sh
!~T<yy 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。 /;<e. VX!Y`y^a 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。 ,dZ#,< nI*(a: 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。 PUE'Rr(Q (I7&8$Zl 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 9*=@/1 }+{*, z 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 V5yxQb )&Kn(l) 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 r%y;8$/- #FqFH>-*2
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 u+z .J4w h\=p=M 目 录 ]Z.<c$ 1 入门指南 4 vn0cKz@ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 hi {2h04 1.2 OptiBPM简介 5 ZSF= 1.3 光波导介绍 8 |5O >>a() 1.4 快速入门 8 Y8J;+h9 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 :7$\X[ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 .#= j
<& 2.2 定义布局设置 29 iHE0N6%q 2.3 创建一个MMI耦合器 31 *R_'$+ 2.4 插入input plane 35 %A)-m 69 2.5 运行模拟 39 FXOT+9bg 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Gut J_2f^9 3 创建一个单弯曲器件 44 Y7*(_P3/ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 $[M}K 3.2 定义布局设置 45 NJ|NJp&0 3.3 创建一个弧形波导 46 sR"zRn 3.4 插入入射面 49 bK03S Vx 3.5 选择输出数据文件 53 ;[TljcbS 3.6 运行模拟 54 1z})mfsh 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 %rpR-}j 4 创建一个MMI星形耦合器 60 #<a_: m)@ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ;[{:'^n 4.2 定义布局设置 61 g.[+yzuE6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Bs+c2R 4.4 插入输入面 62 -1jjB1 4.5 运行模拟 63 v87$NQvwQ 4.6 预览最大值 65 Sni&?tcY 4.7 绘制波导 69 >]Mq)V9 4.8 指定输出波导的路径 69 S2J#b"Y 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Tjnt(5 g 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 GB&Nt{ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 [c&2i`C 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]j& FbP)3 5.1 定义波导材料 75 w1wXTt 5.2 定义布局设置 76 gCv"9j<j 5.3 创建波导 76 %B#hb<7} 5.4 修改输入平面 77 6#E]zmXO2 5.5 指定波导的路径 78 -Bo86t)F 5.6 运行模拟 79 ^G}# jg. 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 IXGW2z; 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 -M"IVyy@ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 E4Y"X 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 qTyg~]e9( 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 wn
&$C0 6.2 定义布局结构 89
Y3-]+y%l 6.3 绘制并定位波导 91 oJP<'l1 6.4 生成布局脚本 95 90Xt_$_}s 6.5 插入和编辑输入面 97 ]UK`?J=t2g 6.6 运行模拟 98 IYuyj(/! 6.7 修改布局脚本 100 Q/9a,85 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 OI~}e,[2z 7 应用预定义扩散过程 104 C=>B_EO 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 .|T2\M 7.2 定义布局设置 106 j h;
9
[ 7.3 设计波导 107 riID,aut 7.4 设置模拟参数 108 YV*b~6{d 7.5 运行模拟 110 pPoH5CzcK 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 m])Lw@#9W 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 -Bj.hx* 7.8 添加一个新的轮廓 111 ;xL67e%? 7.9 创建上方的线性波导 112 Uf# PoQ!y 8 各向异性BPM 115 hO#HvW 8.1 定义材料 116 !d\t:0; 8.2 创建轮廓 117
ir]Mn.(Y 8.3 定义布局设置 118 F#6cF=};@ 8.4 创建线性波导 120 >W'j9+Va 8.5 设置模拟参数 121 mj)PLZ] 8.6 预览介电常数分量 122 M
/"gf;)q> 8.7 创建输入面 123 ?RDO] I> 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ]22C)< 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 EY]a6@; 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 USprsaj 9.2 定义布局设置 130 $)Wb#B 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 5Yl6? 9.4 编辑输入平面 132 +i+tp8T+7 9.5 设置模拟参数 134 :ztyxJv1 9.6 运行模拟 135
pL~=Z?(B 10 电光调制器 138 9GThyY 10.1 定义电解质材料 139 5lO^;.cS, 10.2 定义电极材料 140 [G\o+D?2 10.3 定义轮廓 141 Y:wF5pp; 10.4 绘制波导 144 ;J'OakeVO 10.5 绘制电极 147 &RWM<6JP 10.6 静电模拟 149 uMHRUi 10.7 电光模拟 151 )`<6taKx@n 11 折射率(RI)扫描 155 lDC}HC 11.1 定义材料和通道 155 r]0(qg 11.2 定义布局设置 157 57U%` 11.3 绘制线性波导 160 Ss 2$n 11.4 插入输入面 160 3EmcYC 11.5 创建脚本 161 PT+c&5A S 11.6 运行模拟 163 ?s%v 3T 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ' X}7]y 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 U,HIB^=
R 12.1 定义材料 165 XoJgs$3B 12.2 创建参考轮廓 166 /tP7uVL
R 12.3 定义布局设置 166 YxJ`-6 12.4 用户自定义轮廓 167 [.a;L"> 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 C%]."R cMC 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 YwXXXh 13.1 定义材料 173 k Q~ %=pn 13.2 创建钛扩散轮廓 173 EMhr6</ 13.3 定义晶圆 174 .liyC~YW 13.4 创建器件 175 Q<yAT(w 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8[~~gYl 13.6 定义电极区域 178 |YRY!V_w +]c}rWm
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