波导光学模块化软件系统

OptiBPM 5.0

波导光学模块化软件系统

OptiBPM是什么?

> 优点

> 运用范围

> OptiBPM有什么新功能?

OptiBPM是什么?

OptiBPM是一套功能强大、使用者接口友善且可利用计算机辅助设计的设计仿真软件，并可设计及解决不同的积体及光纤导波问题。光束传播法，或称为BPM 是OptiBPM的核心，而其是一种一步接着一步来仿真光通过任何波导物质的行为。在积体及光纤光学中，当光传播经过一可传导的结构时，其光场可以在任一点被追踪出来。BPM可以允许观察任一点被仿真出的光场分布，而且可以容许同时检查辐射光及被传播的光场。

光学波导是光组件中的重要组件，它可以在光讯号中扮演传导、耦合、开关、分光、多任务及解多任务的角色。被动波导、电光组件、发射器、接收器及电子部分装置被整合于一个芯片上，使用的技术为平面技术，其就好象微电子的技术。虽然波导组件的操作现今已有相当程度的研究及了解，但一些特别的结果跟一些参数有相当密切的关系，包括了几何外形、波长、初始光场分布、材质及电光操作的条件等，而我们可以在制造之前找出这些参数的最佳值。

当我们有了一个大规模的光电回路时，在制造一块芯片需要很多的资源，所以在此时拥有一个正确的模型是相当必要的。当我们在设计光波导时，我们需要依赖仿真光信号的传播、波导模态、模态耦合、损失及增益。OptiBPM是一套使用者接口非常友善的软件，它可以在二维及三维旳波导组件上仿真光的传播。三维当中的横向维度定义为X方向。第二个维度，也就是传播的维度定义为Z方向对于三维的仿真，第三个维度是Y方向，定义为深度。被仿真组件在横向维度有一类似步阶的等效折射率分布，而且OptiBPM三维仿真提供了任何所需要的步阶折射率的波导设计。

优点

光组件的效能跟尺寸、外型及相对位置有很直接的关系，然而一次又一次的量测不同几何外形的结果来做最佳化，其成本是相当高的。而OptiBPM可以利用仿真实际的实验来减少量测所需的周期。由于如此，所以OptiBPM可以做到: • 大量减少投资风险及市场评估的时间

• 可以快速及低成本地制造原型品

• 计算组件效能的灵敏度以期制造的错误

• 开发最先进的仿真技术

• 提供设计及仿真结果的数据库

运用范围

OptiBPM是理想化地设计及仿真光波导，光波导必须被整合于基板上或可以为光纤波导，积体波导可以为信道波导、柱状波导、埋藏波导或者是经由扩散制程含有渐变折射率的波导。

这些波导模型可以被使用于设计像具有分光器、合光器、耦合器、调变器及多任务器等功能之组件。

有了OptiBPM，你可以做波导的模型及规划具有上述功能的波导。

OptiBPM有什么新功能?

可积体化之环境

OptiBPM的新积体化环境允许信道、光纤及扩散式波导混合于单一设计布局，一个简单的选单可允许选择二维及三维之仿真，且新的入射光源平面可随意定义开始入射点在传播上的任一位置

功能强大的Visual Basic Scripting

Visual Basic Scripting这个功能提供了在OptiBPM中高阶的控制，它可以不需要使用者参与而可自动执行冗长的仿真，而且一些大且复杂的设计可以用很少的指令完成。而Scripting这个工具是被整合在使用者接口里，所以可以很方便地从布局设计转成script。

波导几何外型处理及操作之改善

波导之位置及所有其它的波导特性可以利用方程式的方式来控制，这意味着现在OptiBPM的波导设计可完全地参数化，另外，波导的方向角并没有任何限制。

此波导的简介说明了此波导可以很容易地去维持波导与波导间固定的位置关系，且当波导旋转时，一样可维持原来的外形。在前一个版本中，波导的尾端是陡峭的，所以波导都会垂直于传播轴。在新的几何外形中，为了容易波导与波导间的连接，所以弧形波导会自动沿切线方向急断以便连接。另外还增加了一些新的波导形状，包括了椭圆、拋物锥形、环形及S形弯曲余弦锥形波导。

波导外形及材质的一般数据库(BPMScreenShots/UserDefMat1.bmp)

外形描述了波导的横截面，所有的外形及材质现在已可被Profile Designer这个模块管理及维护。

布局设计之注释

每一个布局设计可以利用文字注释来呈现，且此功能可以帮助我们追踪垷在正进行什么仿真。

输出资料有了更好的控制

仿真后的输出资料现在组织在一个数据库里，且资料可以输出成ASCII档案，但是输出档案的格式已有了改变，以便于输入进Microsoft Excel。

WDM_Phasar模块

光波长多任务在光电科技中是一个关键的要素，其开创了光通讯产业的新的纪元，光波长多任务技术在研发的主要部份中，是着重于发现建立于光相位数组或PHASAR基础上的组件。.

OptiBPM 6.0 Version的新增功能

以下是在OptiBPM 6.0所新增加之功能:

• 非均向性材料设定(Anisotropic material modeling)

• 使用者自定波导(Customizable user-defined waveguides)

• 厚度梯形波导(Waveguide tapering)

• 三维波导横向移位(Lateral offset in 3D channel waveguide profiles)

• 使用者自定材质设定(User-defined profiles)

• DW-2000输出(dw-2000 export)

• 垂直波导(y-方向)在厚度的梯形变化(Vertical waveguide thickness (y-direction) tapering) • scattering data的极坐标输出(Polar coordinates for scattering data)

非均向性材质设定

在OptiBPM 6.0中所提供的设定、仿真、模态计算、分析及组件设计目前可包含非均向性材质