前 言 -Ah \a0z a^4(7 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。
oUltr ; bP7| 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。
k(%RX_]C clG3t
eC 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。
rAP+nh ans \ E[0KvN;O 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。
c7wza/r> u+8_et5T 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。
Q`r1pO wT*`Od8w 《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
;E*^AW 上海讯技光电科技有限公司
n$#^gzU4
``aoLQc` 5'+g'9 目 录 _I5p
7X 1 入门指南 4
7F}I.,<W 1.1 OptiBPM安装及说明 4
s_D7?o 1.2 OptiBPM简介 5
Z U
f<s? 1.3 光波导介绍 8
NmOQ7T 1.4 快速入门 8
+/x|P- 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
[m}x 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
1REq.%/= 2.2 定义布局设置 29
6D0uLh 2.3 创建一个MMI耦合器 31
r)U9u 0 2.4 插入input plane 35
ag|d_; 2.5 运行模拟 39
K{q(/>: 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
szmjp{g0 3 创建一个单弯曲器件 44
G=yQYsC$ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
~)oC+H@{ 3.2 定义布局设置 45
LoBKR
c2t 3.3 创建一个弧形波导 46
tC|5;'m.2 3.4 插入入射面 49
IO v4Zx<) 3.5 选择输出数据文件 53
%[NefA( 3.6 运行模拟 54
tkNuM0 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
>A2&
Mjo 4 创建一个MMI星形耦合器 60
2Q1* Xq{ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
Y`lC4*g 4.2 定义布局设置 61
Hb!Q}V+Kb8 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
$5il]D` 4.4 插入输入面 62
~POe0!} 4.5 运行模拟 63
:,GsbNKW 4.6 预览最大值 65
?;^_%XSQ* 4.7 绘制波导 69
QD\S E 4.8 指定输出波导的路径 69
#-e3m/> 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
9;h1;9sC| 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
-#)xeW.d 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
] +Gi~ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
G
V0q? 5.1 定义波导材料 75
L6l~!bEc 5.2 定义布局设置 76
Yng9_w9Y 5.3 创建波导 76
$R7d*\(G 5.4 修改输入平面 77
y6:=2(]w<p 5.5 指定波导的路径 78
CgEeO,N]j 5.6 运行模拟 79
BMFpkK9| 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
7(gQ6?KsZ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
BT`/OD@ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
(CuaBHR
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
"b -KVZ
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
W-Hw%bwN/q 6.2 定义布局结构 89
xwK<f6H!y 6.3 绘制并定位波导 91
0 B3*\ H}5 6.4 生成布局脚本 95
I:mJWe 6.5 插入和编辑输入面 97
oX?2fu- 6.6 运行模拟 98
mE^6Zu 6.7 修改布局脚本 100
"%>/rh2Iq 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
,YH^jc 7 应用预定义扩散过程 104
sVh!5fby& 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
1s!hl{n<~ 7.2 定义布局设置 106
m0=CD 7.3 设计波导 107
`[o^w(l:5@ 7.4 设置模拟参数 108
n%"s_W'E 7.5 运行模拟 110
W P.6ea7k 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
'%K,A-7W 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
}>)"!p;t_ 7.8 添加一个新的轮廓 111
;O{AYF?,N 7.9 创建上方的线性波导 112
q;B-np?U 8 各向异性BPM 115
gDAA>U3|$ 8.1 定义材料 116
Gi;eDrgj~ 8.2 创建轮廓 117
_Vp9Y:mX2 8.3 定义布局设置 118
tLV9b %i( 8.4 创建线性波导 120
x#Hq74H, 8.5 设置模拟参数 121
T(3"bS., 8.6 预览介电常数分量 122
! daXF&q 8.7 创建输入面 123
7%)4cHZ^$? 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
6aMqU?- 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
;t*45 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
5^P)='0* 9.2 定义布局设置 130
G4<'G c 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
dc%+f 9.4 编辑输入平面 132
:LcR<>LZ 9.5 设置模拟参数 134
m_(+-G 9.6 运行模拟 135
Z8nNZ<k 10 电光调制器 138
2}509X(* 10.1 定义电解质材料 139
s(wbsRVP8 10.2 定义电极材料 140
\7("bB= 10.3 定义轮廓 141
,v)@&1Wh: 10.4 绘制波导 144
4-cnkv\~ 10.5 绘制电极 147
!:e}d+F 10.6 静电模拟 149
-?'u"*#1, 10.7 电光模拟 151
f4X?\e GT 11 折射率(RI)扫描 155
YSv\T '3 11.1 定义材料和通道 155
Hyq|%\A 11.2 定义布局设置 157
#l:qht 11.3 绘制线性波导 160
W13$-hf9 11.4 插入输入面 160
KvktC|~? 11.5 创建脚本 161
/r}t 11.6 运行模拟 163
pBmacFP 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
BnAia3z 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
|!rD2T\Ef 12.1 定义材料 165
]6$NU
[ 12.2 创建参考轮廓 166
?c=l"\^x 12.3 定义布局设置 166
yfuvU2nVH 12.4 用户自定义轮廓 167
nm\n\j~ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
{-<h5_h@ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
7nIg3s% 13.1 定义材料 173
dsJ}C|N 13.2 创建钛扩散轮廓 173
#i:p,5~") 13.3 定义晶圆 174
QD /| zi 13.4 创建器件 175
("H:T?4Qs 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
Kw925@W 13.6 定义电极区域 178
PO |p53 oPre$YT}h 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
Ep?a1&b 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
0~n=|3*P 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
y>Nlj%XH 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
;~/ 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
(Rs<'1+> 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
d![EnkyL; 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
^B]M- XG 14.11 创建图以查看结果 204
}$g5:k! W&Fa8 有兴趣可以扫码加微联系
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