14馬赫曾德爾干涉儀開關(guān)

1、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)計過程。 電光開關(guān)是在集成光學纖維所用的設(shè)備。該裝置是基于馬赫 - 曾德爾干涉儀由鈦擴散的鈮酸鋰基片制成。端口之間的切換是通過這樣的結(jié)構(gòu)中的電 - 光效應來實現(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)的電場分布，這進而改變其折射率。如果設(shè)計得當，則引起的變化的折射率導致各個端口之間不同的耦合。  設(shè)計步驟 o 的電路布局的CAD設(shè)計o 電極區(qū)域的定義o 一個輸入字段和模擬運行的定義 在您開始

2、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 運行模擬o 創(chuàng)建一個腳本 該電路的CAD設(shè)計 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散材料。  定義材料 步行動1打開在一個新的項目布局設(shè)計。的初始屬性對話框出現(xiàn)。2單擊配置文件和材料。該配置文件設(shè)計器中打開。3在配置文件設(shè)計，創(chuàng)建以下漫射材料：水晶名稱

3、：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）：1.0  創(chuàng)建鈦擴散輪廓 的馬赫 - 曾德爾干涉儀的波導是由鈦的擴散的鈮酸鋰基片創(chuàng)建。我們將只需要一個鈦擴散簡介： 步行動1在配置文件設(shè)計，創(chuàng)建以下配置文件：配置文件名 稱：TiLiNbO3 Pro1的2選擇I組面板橫向擴散長度，輸入3.5 深度擴散總長度，輸入4.23關(guān)閉配置文件設(shè)計的布局設(shè)計出現(xiàn)。    圖1：鈦：LiNb03 Pro1的個人資料   定義

4、晶圓 整個開關(guān)裝置將是大約33毫米長，將不超過100微米寬。 定義在該晶片以下參數(shù)布局設(shè)計： 步行動1在初始屬性對話框中，波導屬性選項卡中，鍵入/選擇以下內(nèi)容：寬度：8.0 簡介：TiLiNbO3 Pro1的2選擇的晶圓尺寸選項卡，然后鍵入以下內(nèi)容：晶圓長度：33000 晶圓寬度：1003選擇2D晶圓屬性選項卡，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：105單擊OK（確定）以

5、保存設(shè)置。  創(chuàng)建設(shè)備 提示：要查看整個基板，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，選擇首選項 > 布局 選項 > 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)的基本波導元件。   步行動1在布局設(shè)計，創(chuàng)建下面列出的波導（見）： 波導名稱起始 位置結(jié)束位置SBendSin1水平：0 垂直：-20水平：5750 垂直：-7.25Linear1水平：5750 垂直：-7.25

6、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：您可以使用鏡像和翻轉(zhuǎn)操作的編輯 

7、;> 翻轉(zhuǎn)和鏡像功能表來建立設(shè)計。 通過使用鏡像選項打造頂級波導，請執(zhí)行下列操作步驟在布局每個波導。 2選擇布局上的波導。3選擇編輯 > 翻轉(zhuǎn)和鏡像 > 鏡頂部。波導被復制直接選擇了一個以上。4在新的波導雙擊。出現(xiàn)屬性對話框。5在水平和垂直字段中鍵入的x坐標。注意：為了使鏡像對稱的，每一個垂直坐標值必須是相反的符號到其原始波導對應。   例子  波導名稱起始位置結(jié)束位置SBendSin1（底波導）水平：0 垂直：-20水平：5750 垂直

8、：-7.25SBendSin5（頂部波導）水平：30 垂直：20水平：5750 ，垂直：7.25Linear1（底波導）水平：5750 垂直：-7.25水平：9000 垂直：-7.25Linear4（頂部波導）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   圖4：完成波導設(shè)計  可以通過設(shè)備檢查不同切片的折射率分布。&

9、#160; 檢查XY切片的RI簡介 選擇z距離在xy片，請執(zhí)行以下步驟。 步行動1在版式設(shè)計，選擇參考。折射率（n） - 3D XY平面視圖位于布局設(shè)計窗口的底部標簽。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查看選項對話框（參見圖5）。或3選擇首選項 > 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查看選項對話框（參見圖5）。4在XY參考。IDX視圖選項對話框中，鍵入值Z方向的距離，然后點擊查看。的參考。折射率（n） - 3D XY平面視圖進行更新，以

10、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視圖選項對話框    圖6：首選項菜單   圖7：折射率分布  限定電極區(qū) 步行動1單擊版式選項卡。2點擊電極區(qū)域的工具。3點擊您要放置區(qū)域的開始，移動鼠標到這種地步的區(qū)域應該結(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位置選項卡），更改參考折射率和

11、傳播步長的區(qū)域（計算選項卡），包層，襯底，以及改變材料特性基材層（基材選項卡）。該電極選項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）。因為我們沒有定義一個緩沖材料，當我們開始上課，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1在電極選項卡，選擇所有套 &

12、gt; 電極與緩沖層，該緩沖層面板被激活。2點擊在材料使用。該配置文件設(shè)計出現(xiàn)。3創(chuàng)建一個新的電介質(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。6對電極選項卡，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，單擊添加。的電極設(shè)置對話框。8

13、 定義如下所示的電極組。電極 1 寬度                                 50 電壓                              0.0 電極2 寬度 &#

14、160;                              26 電壓                             0.0 電極3 寬度               &#

15、160;                50 電壓                             0.0 峽1-2                            6.0 峽

16、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)置表中的數(shù)據(jù) &

17、#160;我們指定的電極區(qū)域具有三個電極，全部用零電壓，位于稍微偏離馬赫 - 曾德爾干涉儀的對稱軸。  限定所述輸入平面和仿真參數(shù) 步行動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話框。3輸入/選擇以下內(nèi)容：啟動現(xiàn)場：模式Z位置偏移：0.04點擊輸入欄位2D標簽。5單擊編輯。出現(xiàn)輸入字段對話框。6在波導表中，選擇第二波導，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)閉輸入字段對話框。8單擊OK（確定）以關(guān)閉輸入平面對話框。  要設(shè)置仿真參數(shù)，選擇

18、模擬>仿真參數(shù)，并執(zhí)行以下步驟。  步行動1在仿真參數(shù)對話框，全局數(shù)據(jù)選項卡，輸入/選擇以下內(nèi)容：參考指數(shù)：莫代爾波長微米：1.32選擇2D選項卡，然后鍵入/選擇以下：極化：TM點網(wǎng)-數(shù)量：500 BPM求解：近軸發(fā)動機：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）。  運行模擬 運行模擬在中心電極零電壓和6.75V的中心電極。你應該觀察全切換為6.75V。 運行仿真，請執(zhí)行以下步驟。 步行動1選擇仿真 > 計算二維各向同性仿真。

19、的仿真參數(shù)對話框。2單擊運行，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)行使用腳本語言電光開關(guān)的更詳細的調(diào)查。例如，我們可以掃描電壓在中央電極和觀察的與波導模式中的輸出端口的重疊積分。  要運行優(yōu)化，請執(zhí)行以下步驟。 步行動1選擇仿真>編輯參數(shù)。出現(xiàn)變量和函數(shù)對話框。2要定義變量，類