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前 言 [)TRTxFb r%+V8o 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。 <q@a~'Ai?! wY_)y 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。 ^t#&@-'(d ;4pYK@9w_ 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。 c(~[$)i6 lx7Q.su' 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 Kh_Lp$'0uM uwy:t!(j 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。 5f 5f0|ok w {3<{ 《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 (:>,u*x% W}mn}gTQ 上海讯技光电科技有限公司 W@I|Q - k5kxQhPf
目 录 +O?KNZ 1 入门指南 4 ] &Rx@&e* 1.1 OptiBPM安装及说明 4 OL^l 3F 1.2 OptiBPM简介 5 0a XPPnuX 1.3 光波导介绍 8 _y}
T/I9 1.4 快速入门 8 LHo3
Niy. 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ",KCCis 2.1 定义MMI耦合器材料 28 9eQxit7 2.2 定义布局设置 29 ~
r438& 2.3 创建一个MMI耦合器 31 .0`m\~ L 2.4 插入input plane 35 (bH`x]h# 2.5 运行模拟 39 MjC_ ( cs 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 y1+*6| 3 创建一个单弯曲器件 44 >E{";C) 3.1 定义一个单弯曲器件 44 abfW[J 3.2 定义布局设置 45 IHv[v*4: 3.3 创建一个弧形波导 46 7E79-r&n 3.4 插入入射面 49 GE%Z9#E 3.5 选择输出数据文件 53 S(*sw
0O@+ 3.6 运行模拟 54 =V-|#j 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ^Dn D>h@q 4 创建一个MMI星形耦合器 60 U!*M*s 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ^<a
t'jk6 4.2 定义布局设置 61 IS &ZqE(`e 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 FW G6uKv 4.4 插入输入面 62 ~ls[Sl@ 4.5 运行模拟 63 UMm!B `M 4.6 预览最大值 65 (jRm[7H 4.7 绘制波导 69 ]rH\`0 4.8 指定输出波导的路径 69 Gsq00j
&<Z 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 '6cWS'9" 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 L"1}V 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 wc}5m
Hs 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Ki$MpA3j 5.1 定义波导材料 75 TE7nJ gm 5.2 定义布局设置 76 #Oc]
@ 5.3 创建波导 76 yDegcAn? 5.4 修改输入平面 77 AicBSqUke 5.5 指定波导的路径 78 1Vrh4g.l 5.6 运行模拟 79 $Y/9SV, 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 1VG4S){}\9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 xqG[~)~ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 [ 0KlC1= 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 2a`o
&S 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 WrxP 6.2 定义布局结构 89 [6%VRqY 6.3 绘制并定位波导 91 gM
u"2I5 6.4 生成布局脚本 95 [S9K6%w_! 6.5 插入和编辑输入面 97
4~Vx3gEV: 6.6 运行模拟 98 t\k$};qJ 6.7 修改布局脚本 100 t4zkt!`B 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 C'.L20qW 7 应用预定义扩散过程 104 _/-jX 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 6;\I))"[ 7.2 定义布局设置 106 {GK;63`1 7.3 设计波导 107 M3c$=> 7.4 设置模拟参数 108 Q
Nh|Wz 7.5 运行模拟 110 p.v0D:@& 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 `>f6)C- 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 e,vvzso 7.8 添加一个新的轮廓 111 K/j3a[. 7.9 创建上方的线性波导 112 .oYl-.E>& 8 各向异性BPM 115 ?(Dq ?-. 8.1 定义材料 116
-:Da&V 8.2 创建轮廓 117 Rg\z<wPBG 8.3 定义布局设置 118 eg\v0Y!rI 8.4 创建线性波导 120 Ce9|=Jx! 8.5 设置模拟参数 121 &:9cAIe]H 8.6 预览介电常数分量 122 ;c-(ObSm 8.7 创建输入面 123 p*4':TFuD; 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 9kN}c<o 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 GP!?^r:en 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 {5U{8b]k 9.2 定义布局设置 130 GK)?YM 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ZRh~`yy 9.4 编辑输入平面 132
Ch&a/S} 9.5 设置模拟参数 134 9YIM'q>`v 9.6 运行模拟 135 ;4R$g5-4X 10 电光调制器 138 l&OKBUG 10.1 定义电解质材料 139 tZ:_ag)o 10.2 定义电极材料 140 u]<,, 10.3 定义轮廓 141 w28o}$b` 10.4 绘制波导 144 z1PBMSG 10.5 绘制电极 147 bf ]f=;.+ 10.6 静电模拟 149 2,$8icM 10.7 电光模拟 151 gPNZF\ r 11 折射率(RI)扫描 155 jaTh^L 11.1 定义材料和通道 155 r?+%?$ 11.2 定义布局设置 157 <k eVrCR 11.3 绘制线性波导 160 :~b3^xhc^ 11.4 插入输入面 160 #C~+JL 11.5 创建脚本 161 GY6`JWk 11.6 运行模拟 163 Uol|9F 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 [-65PC4aN 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 W98i[Q9A7 12.1 定义材料 165 <r.)hT"0 12.2 创建参考轮廓 166 tX9{hC^ 12.3 定义布局设置 166 {@H6HqD 12.4 用户自定义轮廓 167 1tEgl\u\ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Fsmycr!R 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 [pC$+NX 13.1 定义材料 173 63q^ $I 13.2 创建钛扩散轮廓 173 q}`${3qQ3 13.3 定义晶圆 174 5A)2} D] 13.4 创建器件 175 $?
m9") 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 -V-RP;"> 13.6 定义电极区域 178 PlU*X8 <{dVKf,e 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ,~a QL 13.8 运行模拟 182 L"E7#} 13.9 创建脚本 184 Sz%tJD.. 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 bZnuNYty75 14.1 理论背景 186 2KB\1& |