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前 言 z,)sS<t( (n/1:' 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 SS~Q ;9o :c t+.# OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 m=}X$QF`^ C":\L>Ax 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 Yn>zR I ^Q>*f/.KN 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ];;w/$zke zIFL?8!H9{ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ?m1$*j dO,05?q| 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 :$aW@?zAY b<AE}UK 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 j*4S] ! Mqp68% 目 录 R+0"B 1 入门指南 4 >;v0zE 1.1 OptiBPM安装及说明 4 QV$dKjMS 1.2 OptiBPM简介 5 !h>$bm 1.3 光波导介绍 8 vw]
D{OBv* 1.4 快速入门 8 ~@ b}=+n 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 YO$b# 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ;}~Bv<# 2.2 定义布局设置 29 L"7`
\4 2.3 创建一个MMI耦合器 31 x[W]?`W3r~ 2.4 插入input plane 35 V)QR!4De 2.5 运行模拟 39 w9<FX>@ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ' 5 qL 3 创建一个单弯曲器件 44 ?>jArzI 3.1 定义一个单弯曲器件 44 |uwteG5?$s 3.2 定义布局设置 45 UN?T}p-
oF 3.3 创建一个弧形波导 46 GdeR#%z 3.4 插入入射面 49 soQzIx 3.5 选择输出数据文件 53 T.PZ}4 3.6 运行模拟 54 +Y9D!=_lj 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 i-s?"Fk 4 创建一个MMI星形耦合器 60 pD_eo6xX 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Ldj^O9p( 4.2 定义布局设置 61 oy2dA 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 _B7?C:8Q- 4.4 插入输入面 62 xiOrk 4.5 运行模拟 63 4U
a~*58 4.6 预览最大值 65 VmH_0IM^6 4.7 绘制波导 69 5A]LNA4i 4.8 指定输出波导的路径 69 ~v(M6dz~vk 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 2\CkX 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Z=Y_;dS9 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ?)o4 Kt'h 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 c;8"vJ 5.1 定义波导材料 75 {L-aXe{ 5.2 定义布局设置 76 )"c]FI[} 5.3 创建波导 76 'UXj\vJ3E 5.4 修改输入平面 77 3| '#n[3 5.5 指定波导的路径 78 5)n:<U* 5.6 运行模拟 79 z2nUul(2 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 qfP"UAc{/ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 L3=YlX`UL 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 J,0WQQnb 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 i h$@:^\ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 NtA|#"^ 6.2 定义布局结构 89 WP@JrnxO\` 6.3 绘制并定位波导 91 =y-!k)t 6.4 生成布局脚本 95 M\?uDC9 6.5 插入和编辑输入面 97 2c>H(t h= 6.6 运行模拟 98 qJFgbq4- 6.7 修改布局脚本 100 .iP G /e 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 d0}%%T 7 应用预定义扩散过程 104 hDD~,/yVxs 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 =6Kv` 7.2 定义布局设置 106 v1"g!%U6 7.3 设计波导 107 }KaCf,O 7.4 设置模拟参数 108 pT
ocqJ22 7.5 运行模拟 110 _L:i=.hxN 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 JJ
N(M*; 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 7k`*u) Q 7.8 添加一个新的轮廓 111 5}d/8tS 7.9 创建上方的线性波导 112 1 ~B< 8 各向异性BPM 115 Oj4u!SY\j 8.1 定义材料 116 M]4 =(Vv+5 8.2 创建轮廓 117 &Xn8oe 8.3 定义布局设置 118 _']%qd"% 8.4 创建线性波导 120 x#:BE 8.5 设置模拟参数 121 e0~sUVYf 8.6 预览介电常数分量 122 rt 3f7 s* 8.7 创建输入面 123 c+Q.?vJ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 u6iU[5 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]e@0T{! 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 v ]/OAH6D 9.2 定义布局设置 130 E VN-<=i^ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 9k=U0]!ch 9.4 编辑输入平面 132 f.aB?\"f6 9.5 设置模拟参数 134 \uU=O
) 9.6 运行模拟 135 {uaZ<4N. 10 电光调制器 138 n)
_dH/" 10.1 定义电解质材料 139 @pF
fpHq?> 10.2 定义电极材料 140 L25kh}Q#7 10.3 定义轮廓 141 b)on A| 10.4 绘制波导 144 99l>CYXd 10.5 绘制电极 147 b 0LGH.
z4 10.6 静电模拟 149 :]CzN^k(1c 10.7 电光模拟 151 ^CZCZ,v 11 折射率(RI)扫描 155 7BL|x 11.1 定义材料和通道 155 YG0Px Zmi 11.2 定义布局设置 157 0>,.c2), 11.3 绘制线性波导 160 di6B!YQP 11.4 插入输入面 160 doP$N3Zm 11.5 创建脚本 161 ~L-0~ 11.6 运行模拟 163 q,[k7&HS 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 /y}"M 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 )y9 ;OA 12.1 定义材料 165 :83,[;GO2 12.2 创建参考轮廓 166 @Ii-NmOr 12.3 定义布局设置 166 '3A+"k-}mh 12.4 用户自定义轮廓 167 &4,WG 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 >_XOc 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 O^5UB~ 13.1 定义材料 173 J,f/fPaf7 13.2 创建钛扩散轮廓 173 >(X#<` 13.3 定义晶圆 174 Zp?4uQ)[W 13.4 创建器件 175 KQ&Y2l1*>> 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 N_ UQ 13.6 定义电极区域 178 m#tpbFAsc u*2fP]n 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Yc^%zxub 13.8 运行模拟 182 |,b2b2v? 13.9 创建脚本 184 /
s,tY74'5 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ?WQNIX4 14.1 理论背景 186 ._?V%/ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 bNGCOj 14.3 生成脚本数据 190 iv*V#J> 14.4 导出散射数据 193 &)n_]R#) 14.5 创建臂 194 l<(cd, 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ^T:gb]i'Qa 14.7 加载两个臂的文件 200 >H>gH2qp 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ciudRK63M 14.9 连接元件 202 {^#2=`:)O 14.10 运行模拟 203 jfD1 14.11 创建图以查看结果 204 rEdY>\' T>A{qu XM/vDdR QQ:2987619807 8Hi!kc;f6>
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