前 言
ifo^
M]v ([Gb]0 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。
yJ(BPSt ze%kP#c6!
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。
AsBep SV-M8Im73z 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。
6fP"I_c PS*=MyNa 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。
2(_+PQ6C= p&Os5zw;| 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。
~;m3i3D XiP xg[; 《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
zli@X Z# };rxpw>ms 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 O26'|w@$
tbx* }uy2 目 录
%/b3G*$W 1 入门指南 4
2WKYf0t 1.1 OptiBPM安装及说明 4
}N^A
(`L 1.2 OptiBPM简介 5
b4l=Bg" 1.3 光波导介绍 8
v' x)AbbC 1.4 快速入门 8
|sQC:y> 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
$L~?!u&N 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
qs96($ 2.2 定义布局设置 29
U"Gg
, 2.3 创建一个MMI耦合器 31
= F!_ivV 2.4 插入input plane 35
\v7->Sy8 2.5 运行模拟 39
i|- 6 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
3^ct;gz 3 创建一个单弯曲器件 44
r2KfZ>tWg" 3.1 定义一个单弯曲器件 44
;7Hse^Oc 3.2 定义布局设置 45
4G:?U6 3.3 创建一个弧形波导 46
jFa{h! 3.4 插入入射面 49
!,;>)R 3.5 选择输出数据文件 53
X(sN+7DOV 3.6 运行模拟 54
pzkl ;"gK 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Z6.0X{6nA 4 创建一个MMI星形耦合器 60
WFl, u!"A 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
3M 5+!H 4.2 定义布局设置 61
#84<aM 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
73:y&U 4.4 插入输入面 62
2ZZ%BV!s 4.5 运行模拟 63
7Ya4>*B 4.6 预览最大值 65
-?m"+mUP 4.7 绘制波导 69
vG`;2laY 4.8 指定输出波导的路径 69
xJ2DkZ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
W @X/Z8.( 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
Y|*a,H"_ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
aan)yP 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
aP#nK 5.1 定义波导材料 75
q_5hKipd\b 5.2 定义布局设置 76
mz|#K7: 5.3 创建波导 76
+3;`4bW 5.4 修改输入平面 77
PRR]DEz 5.5 指定波导的路径 78
\`FpBE_e) 5.6 运行模拟 79
!$q *~F"S 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
XZ|%9#6 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
TSgfIE| 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
0
`Yg 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
5:oteNc3 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
_TGv"c@V 6.2 定义布局结构 89
LSX;|#AI 6.3 绘制并定位波导 91
fFr[
&\[ 6.4 生成布局脚本 95
[iT*L)R4 6.5 插入和编辑输入面 97
xsPY# 6.6 运行模拟 98
BZ '63 6.7 修改布局脚本 100
4[&L<D6h 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
Kd<c'! 7 应用预定义扩散过程 104
iSiez' 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-v}@tS' 7.2 定义布局设置 106
lk<}`#( g 7.3 设计波导 107
G_5uO58 7.4 设置模拟参数 108
z 1~2w: 7.5 运行模拟 110
,aA%,C.0U 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
:1O49g3R 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
`$fKS24u 7.8 添加一个新的轮廓 111
PP]Z~ne0X 7.9 创建上方的线性波导 112
[EdX6 8 各向异性BPM 115
j'2:z# 8.1 定义材料 116
lRy^Wp 8.2 创建轮廓 117
bL6, fUS 8.3 定义布局设置 118
E8`AU< 8.4 创建线性波导 120
2.
t'!uwI 8.5 设置模拟参数 121
i]8 +JG6 8.6 预览介电常数分量 122
_?aI/D 8.7 创建输入面 123
p7Q}xx 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
<i!:{'% 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
KKFV+bK) 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
[M;B
9-2$ 9.2 定义布局设置 130
5s /fBS 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
::&hfHR*P 9.4 编辑输入平面 132
r_p4pxs 9.5 设置模拟参数 134
D^!x@I~: 9.6 运行模拟 135
4^OPzg6Z%p 10 电光调制器 138
%UO ;!&K 10.1 定义电解质材料 139
bb@3%r|_< 10.2 定义电极材料 140
/:BM]K 10.3 定义轮廓 141
o 9?#;B$ 10.4 绘制波导 144
R9-Ps qmF 10.5 绘制电极 147
z:Q4E|IX 10.6 静电模拟 149
<,X?+hr 10.7 电光模拟 151
saPg2N, 11 折射率(RI)扫描 155
#rps2nf.j 11.1 定义材料和通道 155
S.E'fc1 11.2 定义布局设置 157
?gGmJl 11.3 绘制线性波导 160
!!\OB6 11.4 插入输入面 160
O{Y_j&1 11.5 创建脚本 161
2B!Bogs 11.6 运行模拟 163
W "}Cfv 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
LQr+)wI 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
MODi:jsl 12.1 定义材料 165
}zE
Qrfl 12.2 创建参考轮廓 166
an<loLW 12.3 定义布局设置 166
F?3zw4Vt~ 12.4 用户自定义轮廓 167
Ln3<r&&Jz 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
Wh7}G 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
8s@k0T<O 13.1 定义材料 173
2Jl$/W 3 13.2 创建钛扩散轮廓 173
|s}7<A 13.3 定义晶圆 174
9Q. }jV 13.4 创建器件 175
:5 zXW;s 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
[ELg:f3}5 13.6 定义电极区域 178
1|Q-|jq` 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
\c .^^8r 13.8 运行模拟 182
Q=}U 13.9 创建脚本 184
`;\<Fr 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
xUw)mUn@N 14.1 理论背景 186
m0$~O5|4 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
g"P!KPrf1p 14.3 生成脚本数据 190
V9SkB3-' 14.4 导出散射数据 193
zF-M9f$_PY 14.5 创建臂 194
F8T.}qI 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
qz]g4hS 14.7 加载两个臂的文件 200
e ab_"W
14.8 在OptiSystem内完成布局 201
aplOo[ 14.9 连接元件 202
)=EJFQ*v 14.10 运行模拟 203
~4t7Q 14.11 创建图以查看结果 204
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