前 言 kAq#cLprG p#
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o9 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。
N v6=[_D Z29aRi 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。
Q9i[?=F:z b-Ru UfUn0 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。
1p8hn!V Z1{>"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。
I.it4~]H OoQLR 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。
mDO! o U:bnX51D4 《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
QW_BT^d" 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ~SS3gL v
klnk{R.>| V3ExS1fNf 目 录 <u/(7H 1 入门指南 4
vsJDVJ += 1.1 OptiBPM安装及说明 4
?}#Iu-IA 1.2 OptiBPM简介 5
&Tg~A9y\ 1.3 光波导介绍 8
D4sp+ 1.4 快速入门 8
PJ\k| 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
}i J$&CJ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
`pF7B6[B 2.2 定义布局设置 29
8RQv 2.3 创建一个MMI耦合器 31
f{2I2kJr 2.4 插入input plane 35
'$[%x 2.5 运行模拟 39
^I)+u>fJ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
^bq,+1;@Q 3 创建一个单弯曲器件 44
V[n,fEPBr 3.1 定义一个单弯曲器件 44
=_CH$F!U 3.2 定义布局设置 45
<h~=d("j 3.3 创建一个弧形波导 46
zbgGK7 3.4 插入入射面 49
KDb`g}1Q 3.5 选择输出数据文件 53
v-wZHkdd1 3.6 运行模拟 54
Z\cD98B# 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
y+KAL{AGK 4 创建一个MMI星形耦合器 60
@9R78Zra 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
$hMD6<e 4.2 定义布局设置 61
MGY0^6yK5 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
'_5|9
} 4.4 插入输入面 62
g>l+oH[Tv| 4.5 运行模拟 63
zrf
tF2U 4.6 预览最大值 65
RhC|x,E 4.7 绘制波导 69
| AiMx2 4.8 指定输出波导的路径 69
RC?vU 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
? a)Fm8Y 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
)j\_*SoH 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
J4@-?xj=\q 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
1}Y3|QxF 5.1 定义波导材料 75
p$uPj*
5.2 定义布局设置 76
}kP<zvAaw 5.3 创建波导 76
3_`)QYU' 5.4 修改输入平面 77
XUnw*3tPJ 5.5 指定波导的路径 78
J5';Hb) 5.6 运行模拟 79
U`5/tNx 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
i<):%[Q)> 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
Io[NN aF| 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
g> ~+M 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
r=~K#:66 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
kdp^{zW} 6.2 定义布局结构 89
k1ja ([Q 6.3 绘制并定位波导 91
jsx&h
Y%( 6.4 生成布局脚本 95
zWH)\>X59 6.5 插入和编辑输入面 97
-m@PqJF^ 6.6 运行模拟 98
WIuYSt)h 6.7 修改布局脚本 100
r-yUWIr
S 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
*,IK4F6>: 7 应用预定义扩散过程 104
v5@M 34 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
;FW <% 7.2 定义布局设置 106
-*i_8` 7.3 设计波导 107
A=IpP}7J 7.4 设置模拟参数 108
x/wgD'? 7.5 运行模拟 110
V )1.)XC 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
vB}c6A4'U 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
Ga-cto1Y 7.8 添加一个新的轮廓 111
h(<>s#=E 7.9 创建上方的线性波导 112
^9]iUx 8 各向异性BPM 115
=,h'}(z_ 8.1 定义材料 116
4 Yv:\c 8.2 创建轮廓 117
T\g+w\N 8.3 定义布局设置 118
841 y"@*BY 8.4 创建线性波导 120
XH@(V4J(. 8.5 设置模拟参数 121
|xg_z&dX 8.6 预览介电常数分量 122
9[;da 8.7 创建输入面 123
AI|+*amTd 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
,B_c 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
YB<nz<;JR 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
i q oXku 9.2 定义布局设置 130
"|[9 Q? 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
d~QM@<SV 9.4 编辑输入平面 132
Rb. vyQ 9.5 设置模拟参数 134
=B5{ 7g\ 9.6 运行模拟 135
U$~6V%e 10 电光调制器 138
E}v8Q~A( 10.1 定义电解质材料 139
|w54!f6w_ 10.2 定义电极材料 140
lWtfcU?S[ 10.3 定义轮廓 141
Z"%. 10.4 绘制波导 144
0c`nk\vUy 10.5 绘制电极 147
6/5,n0 10.6 静电模拟 149
6<$.Z-, 10.7 电光模拟 151
0 !{X8>x 11 折射率(RI)扫描 155
(RV#piM 11.1 定义材料和通道 155
q4&! mDU 11.2 定义布局设置 157
y<6c*e1 11.3 绘制线性波导 160
bxtH`^ 11.4 插入输入面 160
u~ipB*Zf 11.5 创建脚本 161
F8"J<VJ7 11.6 运行模拟 163
o{`x: 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
NsP=l] 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Tx!t3;Yz[ 12.1 定义材料 165
yxHo0U 12.2 创建参考轮廓 166
?]$<Ufr 12.3 定义布局设置 166
`Wg"m~l$N 12.4 用户自定义轮廓 167
'jfE?ngt 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
$qz{L~ < 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
] xHiy+ 13.1 定义材料 173
6j XDLI 13.2 创建钛扩散轮廓 173
n:OXv}pv 13.3 定义晶圆 174
|1(x2x%}D^ 13.4 创建器件 175
'ia-h7QWS 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
GEF's#YWK 13.6 定义电极区域 178
Eu'E;*-f [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
3*~`z9-z 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
{$hWz ( 13.8 运行模拟 182
Gd_0FF . 13.9 创建脚本 184
g9|OhymB 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
">CRFee0 14.1 理论背景 186
&qG/\ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
T`":Q1n 14.3 生成脚本数据 190
F:T(-, 14.4 导出散射数据 193
g:ky;-G8b 14.5 创建臂 194
j \jMN*dmV 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
1F,U^O 14.7 加载两个臂的文件 200
c-(RjQ~M5 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
:_6o|9J\t 14.9 连接元件 202
Os'E7;:1h 14.10 运行模拟 203
iYgVSVNg 14.11 创建图以查看结果 204
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