前 言
隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)光網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求越來(lái)越高，光通信網(wǎng)絡(luò)也越來(lái)越復(fù)雜。各類(lèi)光通信系統(tǒng)中，存在著許多的波導(dǎo)類(lèi)元件，如分束器，耦合器，復(fù)用器，AWG等，這些元件在整個(gè)光通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。而此類(lèi)光波導(dǎo)器件研發(fā)人員，可以使用OptiBPM來(lái)對(duì)相關(guān)的元器件進(jìn)行模擬分析與設(shè)計(jì)，這可以大大降低時(shí)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(biāo)量BPM）來(lái)模擬光通過(guò)任意波導(dǎo)介質(zhì)（各向同性與各向異性）。并可使用合適的數(shù)值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，來(lái)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)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(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的仿真和分析，獲得任意位置處的電磁場(chǎng)分布。
通過(guò)OptiBPM，科研人員可以同時(shí)觀察近場(chǎng)分布（包含幅度、相位等），檢測(cè)輻射以及方向場(chǎng)（Guided Field）。OptiBPM能夠提升科研人員在波導(dǎo)器件設(shè)計(jì)的效率，減小風(fēng)險(xiǎn)并降低整體研發(fā)產(chǎn)品成本。
本書(shū)詳細(xì)描述了各類(lèi)光波導(dǎo)模型的創(chuàng)建以及分析方法，旨在幫助OptiBPM軟件初學(xué)者快速學(xué)會(huì)常用的軟件功能。本書(shū)主要參考OptiWave公司發(fā)布的案例以及相關(guān)操作手冊(cè)翻譯整理而成。
本書(shū)第一章主要介紹了軟件的安裝方法以及軟件的開(kāi)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(jiàn)的波導(dǎo)類(lèi)器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、電光調(diào)制器、Chip-to-Fiber對(duì)接耦合器、馬赫澤德干涉儀等，并包含了創(chuàng)建各類(lèi)波導(dǎo)的方法和分析方法，如參數(shù)掃描，腳本自定義等。第十四章主要描述了如何將OptiBPM設(shè)計(jì)的元器件，導(dǎo)入到OptiSystem（一款光通信系統(tǒng)模擬仿真軟件）中做聯(lián)合仿真，可以查看此元器件在光通信系統(tǒng)中的具體行為。
《OptiBPM入門(mén)指南》，是由上海訊技光電工程師翻譯整理而來(lái)，譯者希望本書(shū)能夠?qū)ptiBPM的使用者有所幫助，通過(guò)學(xué)習(xí)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(shū)中錯(cuò)誤紕漏之處在所難免，敬請(qǐng)同行讀者批評(píng)和指正
上海訊技光電科技有限公司
2021年4月
目 錄
1 入門(mén)指南 4
1.1 OptiBPM安裝及說(shuō)明 4
1.2 OptiBPM簡(jiǎn)介 5
1.3 光波導(dǎo)介紹 8
1.4 快速入門(mén) 8
2 創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)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(shè)置 29
2.3 創(chuàng)建一個(gè)MMI耦合器 31
2.4 插入input plane 35
2.5 運(yùn)行模擬 39
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結(jié)果 43
3 創(chuàng)建一個(gè)單彎曲器件 44
3.1 定義一個(gè)單彎曲器件 44
3.2 定義布局設(shè)置 45
3.3 創(chuàng)建一個(gè)弧形波導(dǎo) 46
3.4 插入入射面 49
3.5 選擇輸出數(shù)據(jù)文件 53
3.6 運(yùn)行模擬 54
3.7 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 57
4 創(chuàng)建一個(gè)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(shè)置 61
4.3 創(chuàng)建一個(gè)MMI星形耦合器 61
4.4 插入輸入面 62
4.5 運(yùn)行模擬 63
4.6 預(yù)覽最大值 65
4.7 繪制波導(dǎo) 69
4.8 指定輸出波導(dǎo)的路徑 69
4.9 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 71
4.10 添加輸出波導(dǎo)并預(yù)覽仿真結(jié)果 72
4.11 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 74
5 基于VB腳本進(jìn)行波長(zhǎng)掃描 75
5.1 定義波導(dǎo)材料 75
5.2 定義布局設(shè)置 76
5.3 創(chuàng)建波導(dǎo) 76
5.4 修改輸入平面 77
5.5 指定波導(dǎo)的路徑 78
5.6 運(yùn)行模擬 79
5.7 在OptiBPM_Simulator中預(yù)覽模擬結(jié)果 81
5.8 應(yīng)用VB腳本進(jìn)行模擬 82
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結(jié)果 84
6 應(yīng)用VB腳本設(shè)計(jì)一個(gè)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(jié)構(gòu) 89
6.3 繪制并定位波導(dǎo) 91
6.4 生成布局腳本 95
6.5 插入和編輯輸入面 97
6.6 運(yùn)行模擬 98
6.7 修改布局腳本 100
6.8 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 102
7 應(yīng)用預(yù)定義擴(kuò)散過(guò)程 104
7.1 創(chuàng)建一個(gè)由鈦在鈮酸鋰中擴(kuò)散所形成的線性波導(dǎo) 104
7.2 定義布局設(shè)置 106
7.3 設(shè)計(jì)波導(dǎo) 107
7.4 設(shè)置模擬參數(shù) 108
7.5 運(yùn)行模擬 110
7.6 基于鈦和鎂在鈮酸鋰中的擴(kuò)散，創(chuàng)建一個(gè)掩埋波導(dǎo) 111
7.7 將模板以新的名稱(chēng)進(jìn)行保存 111
7.8 添加一個(gè)新的輪廓 111
7.9 創(chuàng)建上方的線性波導(dǎo) 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(shè)置 118
8.4 創(chuàng)建線性波導(dǎo) 120
8.5 設(shè)置模擬參數(shù) 121
8.6 預(yù)覽介電常數(shù)分量 122
8.7 創(chuàng)建輸入面 123
8.8 運(yùn)行各向異性BPM模擬 124
9 創(chuàng)建一個(gè)chip-to-fiber對(duì)接耦合器 127
9.1 定義chip-to-fiber對(duì)接耦合器的材料和波導(dǎo) 128
9.2 定義布局設(shè)置 130
9.3 創(chuàng)建一個(gè)chip-to-fiber對(duì)接耦合器 130
9.4 編輯輸入平面 132
9.5 設(shè)置模擬參數(shù) 134
9.6 運(yùn)行模擬 135
10 電光調(diào)制器 138
10.1 定義電解質(zhì)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(dǎo) 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(shè)置 157
11.3 繪制線性波導(dǎo) 160
11.4 插入輸入面 160
11.5 創(chuàng)建腳本 161
11.6 運(yùn)行模擬 163
11.7 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽結(jié)果 163
12 應(yīng)用用戶自定義擴(kuò)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(shè)置 166
12.4 用戶自定義輪廓 167
12.5 根據(jù)參考輪廓檢測(cè)用戶自定義輪廓 170
13 馬赫-澤德干涉儀開(kāi)關(guān) 172
13.1 定義材料 173
13.2 創(chuàng)建鈦擴(kuò)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 |
