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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。 /LJ?JwAvg5 .'SM|r$ 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。 )L^WD$"'Q Prr<:q 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 [=XsI]B\ 3"q%-M|+Q 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ZfMJU `<[Zs]Fe4 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 2< ^B]N 9B<y w. 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 D<nTo&m_ U4Qc$&j> 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Vrz<DB^-e Ei}B9 &O 目 录 O^
f[ugs 1 入门指南 4 2)mKcUL- 1.1 OptiBPM安装及说明 4 }Z2Y>raA\ 1.2 OptiBPM简介 5 gpO@xk$ 1.3 光波导介绍 8 KJSN)yn\ 1.4 快速入门 8 UD"e:O_ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ~Ge-7^Fo7 2.1 定义MMI耦合器材料 28 lQ)ZsFs= 2.2 定义布局设置 29 BYwG\2?~ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 %#"uK:(N 2.4 插入input plane 35 Rqu;;VI[ 2.5 运行模拟 39 Cm>8r5LG 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 [f^~Z'TIN/ 3 创建一个单弯曲器件 44 t?{E_70W 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~/
"aD 3.2 定义布局设置 45 G+}|gG8 3.3 创建一个弧形波导 46 fz,8 < 3.4 插入入射面 49 Z+Z`J;
, 3.5 选择输出数据文件 53 ,7tN&R_ 3.6 运行模拟 54 ?6~RGg 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Le#bitp 4 创建一个MMI星形耦合器 60 t3G%}d? 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 2 }+V3/ 4.2 定义布局设置 61 Y#C=ku 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ]Kil/Y 4.4 插入输入面 62 @lBR;B" 4.5 运行模拟 63 Ujb||(W 4.6 预览最大值 65 b\H~Ot[i 4.7 绘制波导 69 5(TI2,4 4.8 指定输出波导的路径 69 KJJ8P`Kx 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 mtmtOG_/= 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 BDc*N]m}B1 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Pxy(YMv 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 g9p#v$V 5.1 定义波导材料 75 NCX!ss 5.2 定义布局设置 76 tUL(1:-C 5.3 创建波导 76 Xg#Dbf4 5.4 修改输入平面 77 T3!l{vG
\O 5.5 指定波导的路径 78 5qB>Song 5.6 运行模拟 79 Uu8Z2M 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 5-aCNAF2 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 "'dt"x) 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 h dPKeqg7 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 +g\u=&<6 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 3E:wyf)i" 6.2 定义布局结构 89
M9 _h0 6.3 绘制并定位波导 91 a)[t kjU 6.4 生成布局脚本 95 1rT}mm/e; 6.5 插入和编辑输入面 97 M
HlP)' 6.6 运行模拟 98 lbTz 6.7 修改布局脚本 100 lv,8NmP5 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 vpTS>!i 7 应用预定义扩散过程 104 ]D%D:>9|/ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ;. /Tv84I^ 7.2 定义布局设置 106 xOPSw|!w 7.3 设计波导 107 0t6s20*q 7.4 设置模拟参数 108 $OmcEd 7.5 运行模拟 110 0.bmVN< 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 6e/ 2X<O 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 W!V06. 7.8 添加一个新的轮廓 111 NuW9.6$Jrf 7.9 创建上方的线性波导 112 \Qz>us=G 8 各向异性BPM 115 2t/ba3Rfk 8.1 定义材料 116 .K;*uq:0 8.2 创建轮廓 117 P[aB}<1f0 8.3 定义布局设置 118 1,9RfY V 8.4 创建线性波导 120 HFvhrG 8.5 设置模拟参数 121 {#0B~Zr 8.6 预览介电常数分量 122 Q/-YLf. 8.7 创建输入面 123 '+Ts IJh 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 %\%1EZQ% 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 *cq#>rN 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 H\8.T:> 9.2 定义布局设置 130 5{[3I|m{ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 1K4LEga` 9.4 编辑输入平面 132 #](ML:! 9.5 设置模拟参数 134 zxTm`Dh;[ 9.6 运行模拟 135 6D_4o&N 10 电光调制器 138 bP(V#6IJ8 10.1 定义电解质材料 139 uWv l<{2 10.2 定义电极材料 140 9O~1o?ni 10.3 定义轮廓 141 Z;SRW92@ 10.4 绘制波导 144 DV]Kd
7 10.5 绘制电极 147 y/4 4((O 10.6 静电模拟 149 !V7VM_}@Y 10.7 电光模拟 151 ~)Ny8Dh 11 折射率(RI)扫描 155
Js'COO 11.1 定义材料和通道 155 .@ /5Ln 11.2 定义布局设置 157 5H""_uw 11.3 绘制线性波导 160 l{_>?]S5 11.4 插入输入面 160 pjrVPi5&t 11.5 创建脚本 161 _QkU,[E 11.6 运行模拟 163 !A&Vg # 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 hRtnO|Z6 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 *M6M'>Tin 12.1 定义材料 165 {;=+#QK/ 12.2 创建参考轮廓 166 f.Q?-M 12.3 定义布局设置 166 nu4GK}xI 12.4 用户自定义轮廓 167 I^0bEwqZ~ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 bXC;6xZV 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Q3_ia5 `O 13.1 定义材料 173 ~|R"GloUw 13.2 创建钛扩散轮廓 173 -Y2h vC 13.3 定义晶圆 174 ,`S"nq 13.4 创建器件 175 dD@T}^j *| 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 V?0|#=_mE 13.6 定义电极区域 178 i!ejK6Q e8--qV#< 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ?v8B;="#w 13.8 运行模拟 182 YmNBtGhT 13.9 创建脚本 184 }eULcgRG 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 j;J4]]R;o 14.1 理论背景 186 qf(!3 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 {6a";Xj\e 14.3 生成脚本数据 190 \ bd?
`." 14.4 导出散射数据 193 hdfNXZ{A" 14.5 创建臂 194 :X,1KR 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 X];a(7+2 14.7 加载两个臂的文件 200 d+ql@e ] 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 po\Q Me 14.9 连接元件 202 htkn#s~= 14.10 运行模拟 203 `cMa Fc-y/ 14.11 创建图以查看结果 204 %~}9#0h)
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