光波导设计软件OptiBPM


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OptiBPM 是一套用于设计复杂光波导的计算机辅助设计软件,可仿真光器件中光信号的传导、耦合、开关、分束、复用和解复用等功能。

OptiBPM是基于光束传播法(BPM),对光通过任何波导介质进行仿真,无论是各向同性还是各向异性介质。使用OptiBPM用户可以在考察近场分布的同时验证发散场和波导场。

OptiBPM可以提高工程师的工作效率,减少设计风险,并降低与波导器件设计相关的整体成本。

   

应用:

l  对集成在一个衬底上的波导上进行建模,包括通道波导,脊或脊波导,掩埋波导,和扩散型波导。

l  设计分束器、合束器、耦合器,调制器,复用器,和阵列波导(AWGs)

l  设计光纤器件

 

关键特点和功能:

集成环境

OptiBPM能将通道波导、光纤和扩散波导组合到同一个设计模块中。一个简易的菜单选项允许对波导在2D3D间切换。与OptiSystem的联合仿真提供了从波导器件仿真到系统仿真的连续性。能够和OptiFDTD软件以及广泛使用的光线追击软件之间进行光场(复数场)数据传递,这样使得OptiBPM设计师可以扩展到自由空间光学元件。

 

波导形状

提供各种类型的波导形状,包括: 直线、圆弧、梯形(直线的、抛物线的和指数的)和S型弯曲(弧形的、正弦的和余弦的)。波导的设定是完全参数化的,波导位置和所有其它波导特性都可以使用简单的表达式很方便的进行控制。用户自定义波导允许在设计中创建和使用任意形状的波导。这些定制波导形状可以通过中心路径定义,或者通过指定波导的上下边界来定义。任何能用单变量标准函数描述的波导形状都可以输入。

用户可以使用鼠标或者VB脚本命令创建和安放波导。波导可以在x-z平面的宽度和长度,以及y轴的高度上进行拉锥。波导可以在厚度上拉锥,通道波导可以线性拉锥,光纤可以线性成比例地拉锥。

 

AutoCAD DXF和GDSII文件格式的输入

OptiBPM支持导入和导出标准掩膜版文件格式。一旦用户已经完成了OptiBPM的波导回路的设计和仿真,就能够输出优化好的波导形状到掩膜版,然后进行批量生产。

 

光纤矢量和LP模求解器

基于有限差分网格的模求解器具有局限性,对于光纤计算有时无法达到精度要求,因为远离光纤纤芯的场幅值可能比有限差分计算过程中产生的误差要小几个数量级。所以,OptiBPM配有一个多层光纤模求解器,该求解器采用传递矩阵技术代替网格技术来求解LP模和光纤矢量模式。对于差好多数量级的场分布的求解成为可能。

 

先进的优化算法

一个最佳设计可以通过对基本设计原理的洞察来实现。然而,寻找最佳设计方案通常要耗费冗长的优化过程。OptiBPM具有可以完全自动化这个重要步骤的优化算法。OptiBPM利用了一些以被验证过的优化算法,如用于一维的黄金分割搜索算法,以及用于多维搜索的单纯形法或者方向设置法。

 

大尺度光子回路分析

光束传播法(BPM)适用于微观尺度 (典型的最小距离约为0.1um),但另一方面光子回路可以占据整个晶片(尺度:10cm)。成功的分析需要将基本的微观技术和更抽象或者系统层面的方式相结合。OptiBPM具有计算散射数据的功能,通过此功能可以获得任何器件的传输矩阵。一旦利用此方式,器件(整个光子回路设计的一部分)可以上传到OptiSystem上,在光学系统层面对光子回路进行分析是非常有效的,由此可以设计出先进的光子回路,如网格滤波器,梳状滤波器,环形耦合谐振器,AWG等。

 

电光效应仿真

OptiBPM可以模拟线性电光效应(Pockels效应)。用户可以制作任何形状的电极并放到设计架构之中。OptiBPM会先计算横截面的静(或射频)电场,然后计算电光效应下波导里的光传播。

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OPTIMODE

OptiMode是一个完整的软件套件,专用于波导的模式分析。任何波导都可以通过各种数值算法进行分析,并且可以进行许多层面的分析,包括:标量,半矢量,全矢量,电方程,磁方程,各向同性和各向异性。波导的设计可以参数化,并优化。

复杂的波导(如光子晶体)可以通过在OptiBPMOptiFDTD中编写VB脚本来创建。波导的形状和材料数据可以在OptiModeOptiBPMOptiFDTD之间的(通过简单的拖放)进行复制,因为他们都共享相同的配置文件设计程序。仿真数据的后处理和查看可以使用OptiMode分析仪达成。

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