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前 言 h1$, Zr3KzY9 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 ^<c?I re DwPl,@T_i\ OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 JXrMtSp\ ?]S*=6 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 MFrVGEQBRL HUH=Y; 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 }/=_ _F3 :j9^ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 j1)w1WY0@ Ktoxl+I? 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 %5b2vrg~* ^+88z> 上海讯技光电科技有限公司 R/=yS7@{) 1jR<H$aS 目 录 w5p+Yx=q 1 入门指南 4 /n_N`VJ7H 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ] '..G- 1.2 OptiBPM简介 5 bLg1Dd7Q 1.3 光波导介绍 8 x(A.^Yz 1.4 快速入门 8 k#
/_Zd 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ?o2L 2.1 定义MMI耦合器材料 28 z ,vjY$t:/ 2.2 定义布局设置 29 BO^e.iB/ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ]. eGsh2 2.4 插入input plane 35 s<:J(gD 2.5 运行模拟 39 Q/':<QY 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 tq{
aa 3 创建一个单弯曲器件 44 |X>:"?4t 3.1 定义一个单弯曲器件 44 AyddkjX 3.2 定义布局设置 45 opKtSF|) 3.3 创建一个弧形波导 46 WK-WA$7\ 3.4 插入入射面 49 )l^w _; 3.5 选择输出数据文件 53 Y%2<}3P 3.6 运行模拟 54 uv, t(a.^ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 _("{fJ,A 4 创建一个MMI星形耦合器 60 l&zd7BM9( 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 a!;?!f-i 4.2 定义布局设置 61 WlU5`NJl]2 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 <S<(wFE@4 4.4 插入输入面 62 ."dmL= 4.5 运行模拟 63 )!'SSVaRs 4.6 预览最大值 65 e tY9Pq 4.7 绘制波导 69 E}UlQq 4.8 指定输出波导的路径 69 .hUndg 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 vV8}> 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 6tVB}UKs 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 !9B)/Xi 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 |+%K89W 5.1 定义波导材料 75 |iJ37QIM 5.2 定义布局设置 76 ~b*f2UVs
5.3 创建波导 76 +h"RXwlBM 5.4 修改输入平面 77 F]xo * 5.5 指定波导的路径 78 V#zDYrp 5.6 运行模拟 79 ygh*oVHO 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 D{~I 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 WI' ;e4 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 {2A/ @$? 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 7i`8 c =. 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 p3&w/K{L6w 6.2 定义布局结构 89 \f.ceh;! 6.3 绘制并定位波导 91 ZdfIe~Oni 6.4 生成布局脚本 95 mJl|dk_c 6.5 插入和编辑输入面 97 |d&a&6U: 6.6 运行模拟 98 ULj'DzlfH 6.7 修改布局脚本 100 ex1b jM7 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 GHfsq|*j,Z 7 应用预定义扩散过程 104 Qn_*(CSp 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 d
H]'&&M 7.2 定义布局设置 106 "*a^_tsT?i 7.3 设计波导 107 <GT&q <4w 7.4 设置模拟参数 108 SnRk` 5t 7.5 运行模拟 110 j'g':U 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 N^H~VG&D( 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 4fgA3% 7.8 添加一个新的轮廓 111 BNL Q] 7.9 创建上方的线性波导 112 pbt/i+! 8 各向异性BPM 115 va[@XGaC3 8.1 定义材料 116 1*, f 8.2 创建轮廓 117 _ 7X0 8.3 定义布局设置 118 D=i)AZqMPp 8.4 创建线性波导 120 ;b-Y$< 8.5 设置模拟参数 121 8SR ~{ 8.6 预览介电常数分量 122 %3!DRz 8.7 创建输入面 123 q3<Pb,Z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 |hk?'WGc`0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 kO>F, M 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 SjgjGJw 9.2 定义布局设置 130 CvS}U% 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 bdEc? 9.4 编辑输入平面 132 `KgIr,Q) 9.5 设置模拟参数 134 W6:ei.d+NS 9.6 运行模拟 135 Wz',>&a 10 电光调制器 138 Zl^#U c" 10.1 定义电解质材料 139 #-r,; 10.2 定义电极材料 140 gTa6%GM> 10.3 定义轮廓 141 Fg;V6s/>ts 10.4 绘制波导 144 3Uw}!>`% 10.5 绘制电极 147 C7:;<<"P 10.6 静电模拟 149 RsU!mYs:H 10.7 电光模拟 151 9Kf# jZ 11 折射率(RI)扫描 155 8K$q6V%# 11.1 定义材料和通道 155 _\uyS', 11.2 定义布局设置 157 @
W[LA< 11.3 绘制线性波导 160 '[V}]Z>- 11.4 插入输入面 160 m_
>+$uL 11.5 创建脚本 161 5'*v-l,[ 11.6 运行模拟 163 v 9\2/B 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 9[31EiT 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 F-0 |&0 12.1 定义材料 165 F6,[!.wl 12.2 创建参考轮廓 166 anxZ|DE 12.3 定义布局设置 166 t|XQFb@} 12.4 用户自定义轮廓 167 pH!e<m 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 0@ccXFE 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 x"7`,W 13.1 定义材料 173 :jo
!Yi 13.2 创建钛扩散轮廓 173 <?h` 13.3 定义晶圆 174 KicPW}_ 13.4 创建器件 175 H&
L 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ;]/>n:[E 13.6 定义电极区域 178 -SO`wL NV <~D-ew^BU 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 CI%4!K;{ 13.8 运行模拟 182 5^:N]Mp" 13.9 创建脚本 184 0{0BL@H 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 N!RkV\:X 14.1 理论背景 186 }fzv9$]$ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 E6
glR 14.3 生成脚本数据 190 ZoFQJJK56B 14.4 导出散射数据 193 ~Q4 emgBD 14.5 创建臂 194 VkKq<`t< 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 mV\QZfoF 14.7 加载两个臂的文件 200 #*r u* 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 c^Y&4=>T 14.9 连接元件 202 g3*" ^C2= 14.10 运行模拟 203 dG{D2~# 14.11 创建图以查看结果 204 0C3s
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