前 言 u*T(n s
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-KVt 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。
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YG. uOO\!Hqq 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。
jF}-dfe E<l/o5<nC 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。
iInWw"VbKe F8S>Ld 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。
e }Mf eaC%&k 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。
p|C[T]J\@ 0NeIQr1N_ 《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
yeI>b 1>Q 上海讯技光电科技有限公司
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lSg[7lt yQ)&u+r 目 录 iF9d?9TWl 1 入门指南 4
{h=gnR-9 1.1 OptiBPM安装及说明 4
=EYWiK77a 1.2 OptiBPM简介 5
L#",.x 1.3 光波导介绍 8
q;}iW:r&Q 1.4 快速入门 8
ZTibF'\5N 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
.g3=L 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
P(3k1SM 2.2 定义布局设置 29
/5<= m: 2.3 创建一个MMI耦合器 31
E.Q]X]q 2.4 插入input plane 35
Z}TLk^_[ 2.5 运行模拟 39
m"T}em# 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
jsQHg2Vd 3 创建一个单弯曲器件 44
oOLey!uZw 3.1 定义一个单弯曲器件 44
Vr|e(e.% 3.2 定义布局设置 45
W6Mq:?+ D 3.3 创建一个弧形波导 46
m):*>o55 3.4 插入入射面 49
X$;&Mdo. 3.5 选择输出数据文件 53
kU+|QBA@ 3.6 运行模拟 54
pCDN9*0/ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
,3!$mQL= 4 创建一个MMI星形耦合器 60
-72EXO=| 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
j*5IRzK1%0 4.2 定义布局设置 61
c"v75lW-J 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
l>MDCqV 4.4 插入输入面 62
+J|H~` 4.5 运行模拟 63
wk ^7/B 4.6 预览最大值 65
FieDESsX> 4.7 绘制波导 69
S3:AitGJ 4.8 指定输出波导的路径 69
fd4C8>*7G 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
M+0PEf. 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
~ ;LzTL 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
\"1>NJn&k) 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
<^\rv42'(2 5.1 定义波导材料 75
x ZP*%yM 5.2 定义布局设置 76
<)p.GAZ 5.3 创建波导 76
D8<C7 5.4 修改输入平面 77
SIV !8mz 5.5 指定波导的路径 78
s(nT7x+W 5.6 运行模拟 79
":_II[FPY 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
VJ=>2'I 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
CVWT>M< 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
g"Y_!)X 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
+4.s4&f) 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
$'%GB $. 6.2 定义布局结构 89
&s='$a;4 6.3 绘制并定位波导 91
T#H^
}` 6.4 生成布局脚本 95
"bIb?e2h9G 6.5 插入和编辑输入面 97
Bz<hP*.O 6.6 运行模拟 98
+?Ii=* 7n 6.7 修改布局脚本 100
QJ3#~GYNr 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
7IkPi?&{ 7 应用预定义扩散过程 104
Oj;*Gi9E 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
|L8
[+_m 7.2 定义布局设置 106
? Bpnnwx 7.3 设计波导 107
`^Vd* 7.4 设置模拟参数 108
n&njSj/ 7.5 运行模拟 110
)Cl>% 9 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
O|V0WiY< 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
uhh7Ft#H 7.8 添加一个新的轮廓 111
`UTPX'Vz 7.9 创建上方的线性波导 112
mUa#sTm 8 各向异性BPM 115
&h0LWPl 8.1 定义材料 116
b)<WC$" 8.2 创建轮廓 117
N<9 c/V 8.3 定义布局设置 118
^o{{kju 8.4 创建线性波导 120
q1T)H2S 8.5 设置模拟参数 121
z_!IA
] v 8.6 预览介电常数分量 122
=P]Z"Ok 8.7 创建输入面 123
{+WBi(=W 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
-67Z!N 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
=I`S7oF 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
V
9Qt;]mQ 9.2 定义布局设置 130
!?nO0Ao-$ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
} Bf@69 9.4 编辑输入平面 132
(dq_,LI 9.5 设置模拟参数 134
TP
rq:"K 9.6 运行模拟 135
,*J@ic7" 10 电光调制器 138
F:!6B b C 10.1 定义电解质材料 139
Z*m^K%qJ 10.2 定义电极材料 140
Z 2N6r6 10.3 定义轮廓 141
kk /#&b2 10.4 绘制波导 144
w.q`E@ T* 10.5 绘制电极 147
xoKK{&J 10.6 静电模拟 149
`NNP<z+\ 10.7 电光模拟 151
uu.X>agg 11 折射率(RI)扫描 155
l8FJ \5'M 11.1 定义材料和通道 155
]E-/}Ysz 11.2 定义布局设置 157
e Ucbe33 11.3 绘制线性波导 160
J8emz8J 11.4 插入输入面 160
@3.Z>KONx 11.5 创建脚本 161
%JM$] 11.6 运行模拟 163
Voo'ZeZa 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
Y~vk>ZC 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
I=kqkuW 12.1 定义材料 165
Kk8wlC 12.2 创建参考轮廓 166
k24I1DlR8 12.3 定义布局设置 166
!T,<p
12.4 用户自定义轮廓 167
,^([aK 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
UjI./"]O 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
wH ,PA: 13.1 定义材料 173
_d]{[&
p4t 13.2 创建钛扩散轮廓 173
93]63NY 13.3 定义晶圆 174
yMN JHiE/ 13.4 创建器件 175
;j26(dH 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
rWTaCU^qV 13.6 定义电极区域 178
q-(~w!e .b,\.0N 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
2 nyK'k 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
L<!h3n 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
f6Y?),` 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
05 6K) E 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
epsRv&LfC 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
{N2GRF~c-y 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
t{]
6GlW 14.11 创建图以查看结果 204
-s0SQe{!_ FEk9a^Xyx 有兴趣可以扫码加微联系
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