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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。 Ci}v + &{x%"Aq/ 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。 ]z%X%wL Zs(I]^w;d 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。 dv_& ei s%{8$>8V. 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 e1EFZ,EcaO {1<XOp#b 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 CSA.6uIT 5*q!:$
W 《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 5)T=^"IHXi iut[?#f^ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 +# 38 w`N|e0G@ 目 录 cEP!DUo 1 入门指南 4 a/nKKhXaM 1.1 OptiBPM安装及说明 4 0L
^WTq 1.2 OptiBPM简介 5 5yh:P3 / 1.3 光波导介绍 8 tfSY(cXg'T 1.4 快速入门 8 (eG9b pqr 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 "<#-#j 2.1 定义MMI耦合器材料 28 tR!!Q 2.2 定义布局设置 29 iEA$`LhO\A 2.3 创建一个MMI耦合器 31 &pL.hM^ 2.4 插入input plane 35 TIs~?wb$ 2.5 运行模拟 39 fku\O<1 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 o!\Q, 3 创建一个单弯曲器件 44 M;96Wm 3.1 定义一个单弯曲器件 44 C9,|G7~*q 3.2 定义布局设置 45 c Nhy.Z~D 3.3 创建一个弧形波导 46 )@IDmz> 3.4 插入入射面 49 xbN)z 3.5 选择输出数据文件 53 sULCYiT|Hn 3.6 运行模拟 54 MR) *Xh 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 FnoE\2}9 4 创建一个MMI星形耦合器 60 sQ)D.9\~ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 i42M.M6D $ 4.2 定义布局设置 61 J'Z!`R| 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 jGeil
qPC 4.4 插入输入面 62 z]^u@]@NC 4.5 运行模拟 63 U)f;*{U 4.6 预览最大值 65 t#fbagTON 4.7 绘制波导 69 y@T0
jI 4.8 指定输出波导的路径 69 ^:Mal[IR 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 YqJ
`eLu 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 /M0A9ZT[ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 oPqWL9] 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 E`"<t:RzF 5.1 定义波导材料 75 ~36)3W[4 5.2 定义布局设置 76 6>fQe8Y 5.3 创建波导 76 H}nPaw]G 5.4 修改输入平面 77 xw>\6VNt 5.5 指定波导的路径 78 (oftq!X2 5.6 运行模拟 79 65 P*Gu? 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 3pV^Oe^9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 c2tf7fkH 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 [i9.#* 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ;Nd,K
C0k 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 hxXl0egI 6.2 定义布局结构 89 M6j!_0j 6.3 绘制并定位波导 91 37F&s 6.4 生成布局脚本 95 dr54D 6.5 插入和编辑输入面 97 JKXb$ 6.6 运行模拟 98 6JCq?:#ab 6.7 修改布局脚本 100 bg =<) s 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 snH9@!cG8 7 应用预定义扩散过程 104 h&k*i 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 w[/_ o,R 7.2 定义布局设置 106 RqONVytx 7.3 设计波导 107 ;%wY fq~P 7.4 设置模拟参数 108 ;PA^.RB 7.5 运行模拟 110 Os5Xejh`I 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 JM&:dzyIP 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Jtv~n 7.8 添加一个新的轮廓 111 2qN|<S& 7.9 创建上方的线性波导 112 >$g+Gx\v4 8 各向异性BPM 115 pO10L`| 8.1 定义材料 116 1 p|h\H 8.2 创建轮廓 117 gQ0W>\xz 8.3 定义布局设置 118 JDI1l_Ga 8.4 创建线性波导 120 V+Tu{fFF7E 8.5 设置模拟参数 121 hE9UWa.Q> 8.6 预览介电常数分量 122 0o>l+c 8.7 创建输入面 123 T+q3]& 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 .O1Kwu 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 vz*'1ugaA 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 v?)u1-V0 9.2 定义布局设置 130 W,53|9b@ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 B.T|e,g26 9.4 编辑输入平面 132 -!s?d5k") 9.5 设置模拟参数 134 (pud`@D;[ 9.6 运行模拟 135 XSv)=]{ 10 电光调制器 138 Tl%n|pc 10.1 定义电解质材料 139 p?#%G`dm 10.2 定义电极材料 140 t#eTn"; 10.3 定义轮廓 141 E979qKl 10.4 绘制波导 144 $&@etsW0/ 10.5 绘制电极 147 G#f(oGn : 10.6 静电模拟 149 @&4s)&-F 10.7 电光模拟 151 B|zVq=l~ 11 折射率(RI)扫描 155 H"n@=DMLm 11.1 定义材料和通道 155 c9<&+ 11.2 定义布局设置 157 wvuh 11.3 绘制线性波导 160 4pw:O^v 11.4 插入输入面 160 %CaUC' 11.5 创建脚本 161 >.}ewz&9o 11.6 运行模拟 163 NW*qw q 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Cjn)`Q8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 8ba*:sb 12.1 定义材料 165 #2U4}#Mi 12.2 创建参考轮廓 166 >RL|W}tI4 12.3 定义布局设置 166 e|~s'{3 12.4 用户自定义轮廓 167 {W5D) 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Ou'<9m!9 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 50Kv4a" 13.1 定义材料 173 tc%0yr9 13.2 创建钛扩散轮廓 173 9tZ+?O5 13.3 定义晶圆 174 ap%
Y} 13.4 创建器件 175 jh*aD=y 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 K7
N)VG 13.6 定义电极区域 178 4\?GA`@ ?4&C)[^ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ~5xs$ub 13.8 运行模拟 182 TM1D|H 13.9 创建脚本 184 a|s64+ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 oD=6D9c? 14.1 理论背景 186 zs_^m1t1s 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 )ZP-t!).G# 14.3 生成脚本数据 190 UVIR
P# 14.4 导出散射数据 193 Wz^M*=, 14.5 创建臂 194 nGdEJ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 U $ bLt 14.7 加载两个臂的文件 200 ~_YU%y 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ?g5u#Q>! 14.9 连接元件 202 R>YDn|cWI 14.10 运行模拟 203 vMQvq9T} 14.11 创建图以查看结果 204 @A-^~LoP. 请扫码加微咨询 "Y7
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