前 言
ESjJHZoD(
ZHECcPhz 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。
umZ
g}|C_ &d3 '{~: 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。
Bi:wP/>v 1idjX"' 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。
8~(+[[TQ@ ]!G>8Rc 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。
J&ECm+2 dIa(</ } 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。
|4> r" 3J~kiy.nfW 《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
m2q;^o:J ,9tbu!Pvq 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 6Y_O^f
J*~2:{=% 目 录
/pIb@:Y1? 1 入门指南 4
zJuRth)(, 1.1 OptiBPM安装及说明 4
aFr!PQp4{ 1.2 OptiBPM简介 5
v(Bp1~PPZM 1.3 光波导介绍 8
"wF
?Hamz 1.4 快速入门 8
<nw<v9Z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
>FY&-4+v 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
6R-C0_'h 2.2 定义布局设置 29
;h,R?mU 2.3 创建一个MMI耦合器 31
a81!~1A 2.4 插入input plane 35
?@lx 2.5 运行模拟 39
d DIQ+/mmg 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
|.Nr.4Yp 3 创建一个单弯曲器件 44
![a/kj 3.1 定义一个单弯曲器件 44
'NT#(m% 3.2 定义布局设置 45
Ws^+7u 3.3 创建一个弧形波导 46
UzU-eyA 3.4 插入入射面 49
nW$A^ 3.5 选择输出数据文件 53
8S.')<-f 3.6 运行模拟 54
qE#&) 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
& %N(kyp 4 创建一个MMI星形耦合器 60
#$rf-E5g-K 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
I" 8d5a} 4.2 定义布局设置 61
W>p\O9BG 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
< 72s7*Rv 4.4 插入输入面 62
'^Pq(b~ 4.5 运行模拟 63
)3]83:lD2 4.6 预览最大值 65
UfK4eZx*` 4.7 绘制波导 69
2j8Cv:{Nn% 4.8 指定输出波导的路径 69
4r_!>['`" 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
ZhGh{D[, 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
F1 <489 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Ff[H>Lp~ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
5*JV )[ 5.1 定义波导材料 75
9Tzc(yCY 5.2 定义布局设置 76
| f"-|6 5.3 创建波导 76
T1lXYhAWS 5.4 修改输入平面 77
?D1x;i9< 5.5 指定波导的路径 78
536^PcJlN 5.6 运行模拟 79
i Bi7| 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
,"@w>WL<9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
C@ FxB[ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
])N|[ |$ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
h^['rmd 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
:L]-'\y 6.2 定义布局结构 89
B`LD7]ew 6.3 绘制并定位波导 91
~;}\zKQKE 6.4 生成布局脚本 95
=ZG<BG_ 6.5 插入和编辑输入面 97
d0'7efC+ 6.6 运行模拟 98
~@xT]D!BQ 6.7 修改布局脚本 100
1W*V2`0> 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
w-J"zC 7 应用预定义扩散过程 104
,r@xPZPz:e 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
E
yd$fcRK 7.2 定义布局设置 106
:eSc; 7.3 设计波导 107
|Es0[cU 7.4 设置模拟参数 108
F@g17 aa 7.5 运行模拟 110
,cLH*@ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
O97VdNT8 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
|4=ihB9+ 7.8 添加一个新的轮廓 111
J)_>%. 7.9 创建上方的线性波导 112
Ih; aBS 8 各向异性BPM 115
[@ILc*2O 8.1 定义材料 116
?fB5t;~E 8.2 创建轮廓 117
(/-lV&eR 8.3 定义布局设置 118
k<!<<,Z 8.4 创建线性波导 120
F9%,MSt 8.5 设置模拟参数 121
E!uJ6\ 8.6 预览介电常数分量 122
Zgy7!AF! 8.7 创建输入面 123
7q!?1 -?8R 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
9YAM#LBTWi 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
+N7"EROc 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
oooS s&t 9.2 定义布局设置 130
wE?CvL 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
#,TELzUVE 9.4 编辑输入平面 132
ZvH?3Jy 9.5 设置模拟参数 134
*U_S1>0n 9.6 运行模拟 135
MF^_Z3GS' 10 电光调制器 138
vTHq)C.7G 10.1 定义电解质材料 139
VtWT{y5Ec 10.2 定义电极材料 140
g>yry}>04% 10.3 定义轮廓 141
zSKKr?{ 10.4 绘制波导 144
68p R: 10.5 绘制电极 147
AX;c}0g 10.6 静电模拟 149
Kr]z]4.d@ 10.7 电光模拟 151
Y.NE^Vn0 11 折射率(RI)扫描 155
t3a#%'Dv 11.1 定义材料和通道 155
>azEed<B 11.2 定义布局设置 157
4gb'7' 11.3 绘制线性波导 160
('JKN"3 11.4 插入输入面 160
j`9Qzi1 11.5 创建脚本 161
^KbL
,T 11.6 运行模拟 163
d8o ewkiR 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
G,|KL" H6 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
'%&z.{ 12.1 定义材料 165
3ev -Iqz 12.2 创建参考轮廓 166
$UC {"0 12.3 定义布局设置 166
`XgFga) 12.4 用户自定义轮廓 167
n}q$f|4! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
(A4&k{C_ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
2M&$Wuu.q 13.1 定义材料 173
*HeVACxo 13.2 创建钛扩散轮廓 173
o(fy d)t 13.3 定义晶圆 174
V:Mk)8Gf| 13.4 创建器件 175
)4m_Ap\ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
#U"1 9@|} 13.6 定义电极区域 178
niz 'b]] + 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
:)4*^a/lC 13.8 运行模拟 182
JDlBVZ! 13.9 创建脚本 184
T5e^J" 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
K<RqBecB 14.1 理论背景 186
.iT4- 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
|,sMST% 14.3 生成脚本数据 190
5g0_WpO 14.4 导出散射数据 193
5@f5S0 Y 14.5 创建臂 194
"~\*If 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
X-/Ban 14.7 加载两个臂的文件 200
IU9,
(E 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
#pA[k- 14.9 连接元件 202
'[0YIn 14.10 运行模拟 203
-nR\,+N 14.11 创建图以查看结果 204
6fGK(r 有兴趣可以扫码加微咨询
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