前 言
隨著時代的發(fā)展，人們對光網絡帶寬的需求越來越高，光通信網絡也越來越復雜。各類光通信系統中，存在著許多的波導類元件，如分束器，耦合器，復用器，AWG等，這些元件在整個光通信系統中起著至關重要的作用。而此類光波導器件研發(fā)人員，可以使用OptiBPM來對相關的元器件進行模擬分析與設計，這可以大大降低時間成本和物料成本。
OptiBPM是基于光束傳輸算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及標量BPM）來模擬光通過任意波導介質（各向同性與各向異性）。并可使用合適的數值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，來進行計算，計算過程中可以使用合適的邊界條件，如TBC和PML邊界條件，以完成整個波導結構的仿真和分析，獲得任意位置處的電磁場分布。
通過OptiBPM，科研人員可以同時觀察近場分布（包含幅度、相位等），檢測輻射以及方向場（Guided Field）。OptiBPM能夠提升科研人員在波導器件設計的效率，減小風險并降低整體研發(fā)產品成本。
本書詳細描述了各類光波導模型的創(chuàng)建以及分析方法，旨在幫助OptiBPM軟件初學者快速學會常用的軟件功能。本書主要參考OptiWave公司發(fā)布的案例以及相關操作手冊翻譯整理而成。
本書第一章主要介紹了軟件的安裝方法以及軟件的開發(fā)背景，第二~十三章，分別描述了如何創(chuàng)建以及分析常見的波導類器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、電光調制器、Chip-to-Fiber對接耦合器、馬赫澤德干涉儀等，并包含了創(chuàng)建各類波導的方法和分析方法，如參數掃描，腳本自定義等。第十四章主要描述了如何將OptiBPM設計的元器件，導入到OptiSystem（一款光通信系統模擬仿真軟件）中做聯合仿真，可以查看此元器件在光通信系統中的具體行為。
《OptiBPM入門指南》，是由上海訊技光電工程師翻譯整理而來，譯者希望本書能夠對OptiBPM的使用者有所幫助，通過學習后能夠較好的掌握OptiBPM軟件的基本使用方法。由于譯者水平有限，書中錯誤紕漏之處在所難免，敬請同行讀者批評和指正
上海訊技光電科技有限公司
2021年4月
目 錄
1 入門指南 4
1.1 OptiBPM安裝及說明 4
1.2 OptiBPM簡介 5
1.3 光波導介紹 8
1.4 快速入門 8
2 創(chuàng)建一個簡單的MMI耦合器 28
2.1 定義MMI耦合器材料 28
2.2 定義布局設置 29
2.3 創(chuàng)建一個MMI耦合器 31
2.4 插入input plane 35
2.5 運行模擬 39
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結果 43
3 創(chuàng)建一個單彎曲器件 44
3.1 定義一個單彎曲器件 44
3.2 定義布局設置 45
3.3 創(chuàng)建一個弧形波導 46
3.4 插入入射面 49
3.5 選擇輸出數據文件 53
3.6 運行模擬 54
3.7 在OptiBPM_Analyzer中預覽模擬結果 57
4 創(chuàng)建一個MMI星形耦合器 60
4.1 定義MMI星形耦合器的材料 60
4.2 定義布局設置 61
4.3 創(chuàng)建一個MMI星形耦合器 61
4.4 插入輸入面 62
4.5 運行模擬 63
4.6 預覽最大值 65
4.7 繪制波導 69
4.8 指定輸出波導的路徑 69
4.9 在OptiBPM_Analyzer中預覽模擬結果 71
4.10 添加輸出波導并預覽仿真結果 72
4.11 在OptiBPM_Analyzer中預覽模擬結果 74
5 基于VB腳本進行波長掃描 75
5.1 定義波導材料 75
5.2 定義布局設置 76
5.3 創(chuàng)建波導 76
5.4 修改輸入平面 77
5.5 指定波導的路徑 78
5.6 運行模擬 79
5.7 在OptiBPM_Simulator中預覽模擬結果 81
5.8 應用VB腳本進行模擬 82
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結果 84
6 應用VB腳本設計一個3dB的耦合器 88
6.1 定義3dB耦合器所需的材料 88
6.2 定義布局結構 89
6.3 繪制并定位波導 91
6.4 生成布局腳本 95
6.5 插入和編輯輸入面 97
6.6 運行模擬 98
6.7 修改布局腳本 100
6.8 在OptiBPM_Analyzer中預覽模擬結果 102
7 應用預定義擴散過程 104
7.1 創(chuàng)建一個由鈦在鈮酸鋰中擴散所形成的線性波導 104
7.2 定義布局設置 106
7.3 設計波導 107
7.4 設置模擬參數 108
7.5 運行模擬 110
7.6 基于鈦和鎂在鈮酸鋰中的擴散，創(chuàng)建一個掩埋波導 111
7.7 將模板以新的名稱進行保存 111
7.8 添加一個新的輪廓 111
7.9 創(chuàng)建上方的線性波導 112
8 各向異性BPM 115
8.1 定義材料 116
8.2 創(chuàng)建輪廓 117
8.3 定義布局設置 118
8.4 創(chuàng)建線性波導 120
8.5 設置模擬參數 121
8.6 預覽介電常數分量 122
8.7 創(chuàng)建輸入面 123
8.8 運行各向異性BPM模擬 124
9 創(chuàng)建一個chip-to-fiber對接耦合器 127
9.1 定義chip-to-fiber對接耦合器的材料和波導 128
9.2 定義布局設置 130
9.3 創(chuàng)建一個chip-to-fiber對接耦合器 130
9.4 編輯輸入平面 132
9.5 設置模擬參數 134
9.6 運行模擬 135
10 電光調制器 138
10.1 定義電解質材料 139
10.2 定義電極材料 140
10.3 定義輪廓 141
10.4 繪制波導 144
10.5 繪制電極 147
10.6 靜電模擬 149
10.7 電光模擬 151
11 折射率(RI)掃描 155
11.1 定義材料和通道 155
11.2 定義布局設置 157
11.3 繪制線性波導 160
11.4 插入輸入面 160
11.5 創(chuàng)建腳本 161
11.6 運行模擬 163
11.7 在OptiBPM_Analyzer中預覽結果 163
12 應用用戶自定義擴散輪廓 165
12.1 定義材料 165
12.2 創(chuàng)建參考輪廓 166
12.3 定義布局設置 166
12.4 用戶自定義輪廓 167
12.5 根據參考輪廓檢測用戶自定義輪廓 170
13 馬赫-澤德干涉儀開關 172
13.1 定義材料 173
13.2 創(chuàng)建鈦擴散輪廓 173
13.3 定義晶圓 174
13.4 創(chuàng)建器件 175
13.5 檢查x-y切面的RI輪廓 177
13.6 定義電極區(qū)域 178 |
