馬赫曾德爾干涉儀開關(guān)(共21頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第14課：馬赫 - 曾德爾干涉儀開關(guān)（光BPM）本課程概述了基于集成馬赫 - 曾德爾干涉儀電光2×2開關(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 電光開關(guān)是在集成光學(xué)纖維所用的設(shè)備。該裝置是基于馬赫 - 曾德爾干涉儀由鈦擴(kuò)散的鈮酸鋰基片制成。端口之間的切換是通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)中的電 - 光效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓，施加到沉積在集成的Mach-Zehnder干涉儀的電極上，產(chǎn)生在基片內(nèi)的電場(chǎng)分布，這進(jìn)而改變其折射率。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，則引起的變化的折射率導(dǎo)致各個(gè)端口之間不同的耦合。  設(shè)計(jì)步驟 o 的電路布局的CAD設(shè)計(jì)o 電極區(qū)域的定義o 一個(gè)輸入字段和模擬運(yùn)行

2、的定義 在您開始這一課 o 熟悉在第1課的程序：入門。 該程序是： o 定義材料o 創(chuàng)建鈦擴(kuò)散輪廓o 定義晶圓o 創(chuàng)建設(shè)備o 限定電極區(qū)o 限定所述輸入平面和仿真參數(shù)o 運(yùn)行模擬o 創(chuàng)建一個(gè)腳本 該電路的CAD設(shè)計(jì) 我們假設(shè)集成開關(guān)鈮酸鋰晶體的Z切的晶片上創(chuàng)建，并通過(guò)空氣包層圍繞。該設(shè)備是沿著鈮酸鋰晶體的Y光軸取向。因此，我們需要定義為在基片和介電材料為包層中的擴(kuò)散材料。  定義材料 步行動(dòng)1打開在一個(gè)新的項(xiàng)目布局設(shè)計(jì)。的初始屬性對(duì)話框出現(xiàn)。2單擊配置文件和材料。該配置文件設(shè)計(jì)器中打開。3在配置文件設(shè)計(jì)，

3、創(chuàng)建以下漫射材料：水晶名稱：Lithium_Niobate水晶切割：傳播方向：ÿ4創(chuàng)建下面的電介質(zhì)材料：產(chǎn)品名稱：空氣折射率（回復(fù)）：1.0  創(chuàng)建鈦擴(kuò)散輪廓 的馬赫 - 曾德爾干涉儀的波導(dǎo)是由鈦的擴(kuò)散的鈮酸鋰基片創(chuàng)建。我們將只需要一個(gè)鈦擴(kuò)散簡(jiǎn)介： 步行動(dòng)1在配置文件設(shè)計(jì)，創(chuàng)建以下配置文件：配置文件名 稱：TiLiNbO3 Pro1的2選擇I組面板橫向擴(kuò)散長(zhǎng)度，輸入3.5 深度擴(kuò)散總長(zhǎng)度，輸入4.23關(guān)閉配置文件設(shè)計(jì)的布局設(shè)計(jì)出現(xiàn)。    圖1：鈦：LiNb03 Pro1的個(gè)人資料 &

4、#160; 定義晶圓 整個(gè)開關(guān)裝置將是大約33毫米長(zhǎng)，將不超過(guò)100微米寬。 定義在該晶片以下參數(shù)布局設(shè)計(jì)： 步行動(dòng)1在初始屬性對(duì)話框中，波導(dǎo)屬性選項(xiàng)卡中，鍵入/選擇以下內(nèi)容：寬度：8.0 簡(jiǎn)介：TiLiNbO3 Pro1的2選擇的晶圓尺寸選項(xiàng)卡，然后鍵入以下內(nèi)容：晶圓長(zhǎng)度：33000 晶圓寬度：1003選擇2D晶圓屬性選項(xiàng)卡，然后選擇以下：晶圓折射率材料：Lithium_Niobate4選擇3D晶圓屬性選項(xiàng)卡，然后鍵入/選擇以下內(nèi)容：包層材料：空氣包層厚度：2 基板-材料：Lithium_Niobate 基材厚度

5、：105單擊OK（確定）以保存設(shè)置。  創(chuàng)建設(shè)備 提示：要查看整個(gè)基板，它可以是有用的改變顯示比例（Z / X）的設(shè)置。要做到這一點(diǎn)，選擇首選項(xiàng) > 布局 選項(xiàng) > 顯示 比例和類型200。 我們首先放下所需的開關(guān)的結(jié)構(gòu)的基本波導(dǎo)元件。   步行動(dòng)1在布局設(shè)計(jì)，創(chuàng)建下面列出的波導(dǎo)（見）： 波導(dǎo)名稱起始 位置結(jié)束位置SBendSin1水平：0 垂直：-20水平：5750 垂直：-7.25Linear1水平：5750&

6、#160;垂直：-7.25水平：9000 垂直：-7.25SBendSin2水平：9000 垂直：-7.25水平：11500 垂直：-16Linear2水平：11500 垂直：-16水平：21500 垂直：-16SBendSin3水平：21500 垂直：-16水平：24000 垂直：-7.25Linear3水平：24000 垂直：-7.25水平：27250 垂直：-7.25SBendSin4水平：27250 垂直：-7.25水平：33000 垂直：-20 注意：您可以使用鏡像

7、和翻轉(zhuǎn)操作的編輯 > 翻轉(zhuǎn)和鏡像功能表來(lái)建立設(shè)計(jì)。 通過(guò)使用鏡像選項(xiàng)打造頂級(jí)波導(dǎo)，請(qǐng)執(zhí)行下列操作步驟在布局每個(gè)波導(dǎo)。 2選擇布局上的波導(dǎo)。3選擇編輯 > 翻轉(zhuǎn)和鏡像 > 鏡頂部。波導(dǎo)被復(fù)制直接選擇了一個(gè)以上。4在新的波導(dǎo)雙擊。出現(xiàn)屬性對(duì)話框。5在水平和垂直字段中鍵入的x坐標(biāo)。注意：為了使鏡像對(duì)稱的，每一個(gè)垂直坐標(biāo)值必須是相反的符號(hào)到其原始波導(dǎo)對(duì)應(yīng)。   例子  波導(dǎo)名稱起始位置結(jié)束位置SBendSin1（底波導(dǎo)）水平：0 垂直：-20水平

8、：5750 垂直：-7.25SBendSin5（頂部波導(dǎo)）水平：30 垂直：20水平：5750 ，垂直：7.25Linear1（底波導(dǎo)）水平：5750 垂直：-7.25水平：9000 垂直：-7.25Linear4（頂部波導(dǎo)）水平：5750 ，垂直：7.25水平：9000 ，垂直：7.25    圖2：翻轉(zhuǎn)和鏡像的例子    圖3：翻轉(zhuǎn)和鏡像之前創(chuàng)建的波導(dǎo)   圖4：完成波導(dǎo)設(shè)計(jì)  可以通過(guò)設(shè)備檢

9、查不同切片的折射率分布。  檢查XY切片的RI簡(jiǎn)介 選擇z距離在xy片，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟。 步行動(dòng)1在版式設(shè)計(jì)，選擇參考。折射率（n） - 3D XY平面視圖位于布局設(shè)計(jì)窗口的底部標(biāo)簽。2在RI數(shù)據(jù)工具欄上，單擊選擇Z距離按鈕。的XY參考。IDX查看選項(xiàng)對(duì)話框（參見圖5）?；?選擇首選項(xiàng) > 折光指數(shù)查看 > 3D切片（XY平面）>選擇Z距離（見圖6）。的XY參考。IDX查看選項(xiàng)對(duì)話框（參見圖5）。4在XY參考。IDX視圖選項(xiàng)對(duì)話框中，鍵入值Z方向的距離，然后點(diǎn)擊查看。的參考。折射率（n） - 3D

10、 XY平面視圖進(jìn)行更新，以反映Z方向的距離（見圖7）。    圖5：Z平面選擇-RI數(shù)據(jù)工具欄，XY參考。IDX視圖選項(xiàng)對(duì)話框    圖6：首選項(xiàng)菜單   圖7：折射率分布  限定電極區(qū) 步行動(dòng)1單擊版式選項(xiàng)卡。2點(diǎn)擊電極區(qū)域的工具。3點(diǎn)擊您要放置區(qū)域的開始，移動(dòng)鼠標(biāo)到這種地步的區(qū)域應(yīng)該結(jié)束的布局。電極區(qū)出現(xiàn)在布局。4在電極區(qū)域雙擊。的電極區(qū)出現(xiàn)對(duì)話框（參見圖8）。   在電極區(qū)域?qū)υ捒蛑?，您可以編輯區(qū)的開始和結(jié)束位置（Z位置

11、選項(xiàng)卡），更改參考折射率和傳播步長(zhǎng)的區(qū)域（計(jì)算選項(xiàng)卡），包層，襯底，以及改變材料特性基材層（基材選項(xiàng)卡）。該電極選項(xiàng)卡允許您定義在基片上的電極。在本課中的電極區(qū)開始于11500m，結(jié)束于21500m。   圖8：電極區(qū)域?qū)υ捒?#160;  在這個(gè)例子中，我們要構(gòu)建的電極上形成緩沖層的頂部。緩沖層的性質(zhì)可以在電極片下被定義（參見圖9）。因?yàn)槲覀儧]有定義一個(gè)緩沖材料，當(dāng)我們開始上課，我們現(xiàn)在必須這樣做。   圖9：電極片   定義緩沖材料中，執(zhí)行以下步驟。 步行動(dòng)1在電極選項(xiàng)卡

12、，選擇所有套 > 電極與緩沖層，該緩沖層面板被激活。2點(diǎn)擊在材料使用。該配置文件設(shè)計(jì)出現(xiàn)。3創(chuàng)建一個(gè)新的電介質(zhì)材料。4輸入/選擇以下內(nèi)容：產(chǎn)品名稱：緩沖折射率：1.475關(guān)閉配置文件設(shè)計(jì)。6對(duì)電極選項(xiàng)卡，鍵入/選擇下列緩沖層的屬性：緩沖層厚度 0.3微米的水平介電常數(shù)        4 垂直介電常數(shù)              4 材質(zhì)緩沖電極厚度  微米4  7根據(jù)電極組表中，單擊

13、添加。的電極設(shè)置對(duì)話框。8 定義如下所示的電極組。電極 1 寬度                                 50 電壓                              0.0 電極2

14、60;寬度                                26 電壓                             0.0 電極3 寬度          

15、60;                    50 電壓                             0.0 峽1-2                          

16、60;6.0 峽2-3                           6.0 電極2中心位置                5.59單擊OK（確定）以關(guān)閉電極設(shè)置對(duì)話框。電極的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在電極套表（見圖10）。10 單擊OK（確定）以關(guān)閉電極區(qū)域?qū)υ捒颉?#160;   圖10：電極片，電極設(shè)

17、置表中的數(shù)據(jù)  我們指定的電極區(qū)域具有三個(gè)電極，全部用零電壓，位于稍微偏離馬赫 - 曾德爾干涉儀的對(duì)稱軸。  限定所述輸入平面和仿真參數(shù) 步行動(dòng)1選擇繪圖 > 輸入平面，然后將輸入 平面布局。2在雙擊輸入平面上的布局，打開輸入平面屬性對(duì)話框。3輸入/選擇以下內(nèi)容：?jiǎn)?dòng)現(xiàn)場(chǎng)：模式Z位置偏移：0.04點(diǎn)擊輸入欄位2D標(biāo)簽。5單擊編輯。出現(xiàn)輸入字段對(duì)話框。6在波導(dǎo)表中，選擇第二波導(dǎo)，然后單擊添加。該條目將被添加到域表。7單擊OK（確定）以關(guān)閉輸入字段對(duì)話框。8單擊OK（確定）以關(guān)閉輸入平面對(duì)話框。 

18、60;要設(shè)置仿真參數(shù)，選擇模擬>仿真參數(shù)，并執(zhí)行以下步驟。  步行動(dòng)1在仿真參數(shù)對(duì)話框，全局?jǐn)?shù)據(jù)選項(xiàng)卡，輸入/選擇以下內(nèi)容：參考指數(shù)：莫代爾波長(zhǎng)微米：1.32選擇2D選項(xiàng)卡，然后鍵入/選擇以下：極化：TM點(diǎn)網(wǎng)-數(shù)量：500 BPM求解：近軸發(fā)動(dòng)機(jī)：有限差分方案的參數(shù)：0.5 傳播步驟：1.3 邊界條件：待定3單擊OK（確定）。  運(yùn)行模擬 運(yùn)行模擬在中心電極零電壓和6.75V的中心電極。你應(yīng)該觀察全切換為6.75V。 運(yùn)行仿真，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟。 步行動(dòng)1選擇仿真 >

19、0;計(jì)算二維各向同性仿真。的仿真參數(shù)對(duì)話框。2單擊運(yùn)行，在模擬的OptiBPM 2D顯示。  要改變中央電極的電壓，在電極區(qū)域?qū)υ捒蛑?，電極選項(xiàng)卡，選擇電極在設(shè)置電極套表，然后單擊編輯。在鍵入6.75 電極2電壓（V） 。   圖11：0.0V的開關(guān)電壓   圖12：6.75V的電壓切換  可以執(zhí)行使用腳本語(yǔ)言電光開關(guān)的更詳細(xì)的調(diào)查。例如，我們可以掃描電壓在中央電極和觀察的與波導(dǎo)模式中的輸出端口的重疊積分。  要運(yùn)行優(yōu)化，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟。 步行動(dòng)1選擇仿真>編輯參數(shù)。出現(xiàn)變量和函數(shù)對(duì)話框。2要定義變量，類型V2的名稱