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前 言 #jd&f,Tt vvmG46IgZ 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。 PiZU_~A : XaBCF* 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。 *dmS'/ RSK5 }2 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。 o%sx(g=q6 Hh{pp ^ 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。 FoB^iA6e 8m"jd+ 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。 u;3wg`e .LA?2N 《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 >N8*O3 \zM3{{mV/ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 9L9qLF5 t ^< wn 目 录 ^&Wa?
m. 1 入门指南 4 lXOT>$qR< 1.1 OptiBPM安装及说明 4 Zj5B}[,l\ 1.2 OptiBPM简介 5 ]@A}v\wa 1.3 光波导介绍 8 crl"Ec 1.4 快速入门 8 `Tk GI0q 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 t5;)<N` 2.1 定义MMI耦合器材料 28 !@4 i:,p@ 2.2 定义布局设置 29 Z+g9!@'a 2.3 创建一个MMI耦合器 31 jN T+?2 2.4 插入input plane 35 C q)Cwc[H 2.5 运行模拟 39 "xV0$% 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Qs\*r@6? 3 创建一个单弯曲器件 44 ,4H/>yPw 3.1 定义一个单弯曲器件 44 >vKOG@I 3.2 定义布局设置 45 ,jq:%Y[KZ 3.3 创建一个弧形波导 46 t+Au6/Dx? 3.4 插入入射面 49 A5?q&VS}p 3.5 选择输出数据文件 53 (C.<H6]= 3.6 运行模拟 54 "X,*VQl: 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 l?)!^}Qc 4 创建一个MMI星形耦合器 60 OAo;vC:^ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 L25%KGg'o 4.2 定义布局设置 61 uZe"M(3r$ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 j06qr\Es 4.4 插入输入面 62 \dJOZ2J<z 4.5 运行模拟 63 &M{;[O{ 4.6 预览最大值 65 TXo`P_SE 4.7 绘制波导 69 1\ Gxk& 4.8 指定输出波导的路径 69 3nnoXc' 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 W^YaC
(I 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ,{X}C 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 i|[**P 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 NOFuX9/'w 5.1 定义波导材料 75 t W}"PKv 5.2 定义布局设置 76 \>[k0< 5.3 创建波导 76 %U6A"?To 5.4 修改输入平面 77 Z -fiJ75 5.5 指定波导的路径 78 mI'&!@WG 5.6 运行模拟 79 DR7 JEE 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
mx5#K\ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 qs!A)H# 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 q~`dxq`} 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 "p]!="\ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 spT$}F2n 6.2 定义布局结构 89 =SD^Jl{H 6.3 绘制并定位波导 91 Jq?Fi'2F% 6.4 生成布局脚本 95 6bN8}\5 6.5 插入和编辑输入面 97 gY!?JZC-0 6.6 运行模拟 98
JKV&c=I 6.7 修改布局脚本 100 Ot`znJU@ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 2N{^V?: 7 应用预定义扩散过程 104 fcO|0cQ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 1gQ_76Yck 7.2 定义布局设置 106 .$fSWlM; 7.3 设计波导 107 {2 k]$| 7.4 设置模拟参数 108 X0Wx\xDg[ 7.5 运行模拟 110 Zc'^iDAY 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 /@B2-.w 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Qk >9o 7.8 添加一个新的轮廓 111 0n}v"61q 7.9 创建上方的线性波导 112 lffw
" 8 各向异性BPM 115 vi28u xc 8.1 定义材料 116 nyetK 8.2 创建轮廓 117 [*M': 8.3 定义布局设置 118 YSrjg|k* 8.4 创建线性波导 120 WLA&K] 8.5 设置模拟参数 121 4n"6<cO5q 8.6 预览介电常数分量 122 \)?+6D'# 8.7 创建输入面 123 7>= 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 6j!idA!' 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 />N# PF 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 %o5'M^U 9.2 定义布局设置 130 }2Tq[rl~s 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 8L+A&^qx 9.4 编辑输入平面 132 bp<,Xfl 9.5 设置模拟参数 134 1_};!5$. 9.6 运行模拟 135 4/%Y@Z5 10 电光调制器 138 AGm=0Om 10.1 定义电解质材料 139 uW
[yNwM 10.2 定义电极材料 140 4jSYR#Hqp` 10.3 定义轮廓 141 {1qr6P," 10.4 绘制波导 144 icb*L ~qm 10.5 绘制电极 147 Zl>dBc% 10.6 静电模拟 149 Np i)R) 10.7 电光模拟 151 *nYg-) 11 折射率(RI)扫描 155 .9N7` 11.1 定义材料和通道 155 F-$!e?,H 11.2 定义布局设置 157 \KzH5 ? 11.3 绘制线性波导 160 cK >^8T^ 11.4 插入输入面 160 &>B"/z 11.5 创建脚本 161 r6kJV4I=re 11.6 运行模拟 163 ,`02fMOLc 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 d14 n> 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 q#@r*hl 12.1 定义材料 165 /!MVpi'6& 12.2 创建参考轮廓 166 }%z%}V@(& 12.3 定义布局设置 166 z1]nC]2 12.4 用户自定义轮廓 167 QM*
T?PR 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 "}wO<O6[ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 .rITzwgB 13.1 定义材料 173 DVVyWn[ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 U1HG{u,"y 13.3 定义晶圆 174 M>[
A 13.4 创建器件 175 G |[{\ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ]Vmo> 13.6 定义电极区域 178 ];lZ:gT M9afg$;.xe 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 JXMH7 13.8 运行模拟 182 zj(V\y&H 13.9 创建脚本 184 R :(-"GW' 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 J8i,[,KcE 14.1 理论背景 186 ~\AF\n% 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 r~2hTie 14.3 生成脚本数据 190 :vX%0| 14.4 导出散射数据 193 !><asaB]1 14.5 创建臂 194 ZOMYo] 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 jw9v&/- 14.7 加载两个臂的文件 200 o<%0|n_O& 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 /aMOZ=,q} 14.9 连接元件 202 SJ<v< B 14.10 运行模拟 203 TYb$+uY 14.11 创建图以查看结果 204 B~7!v${ 有兴趣可以扫码加微联系 0#Lmajs vsZ?cd vy*-"=J
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