前 言 2)-Umq{]{ P`^nNX]x+, 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。
A{MMY{K3 dSkM A 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。
pC^d-Ii MR}=tO 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。
I;FHjnn( n&1q* 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。
L xP%o 7v't# = 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。
{\hjKP QWcQtM 《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
3?5JY;}h>" 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 4
Fl>XM
fN&@y$ JVydTvc 目 录 )V d^#p 1 入门指南 4
a`I
\19p] 1.1 OptiBPM安装及说明 4
e>0gE`8A 1.2 OptiBPM简介 5
TXdo,DPv7 1.3 光波导介绍 8
*O_>3Hgl 1.4 快速入门 8
Y
\ Gx| 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
=U'!<w<- 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
AO,
o|,#4F 2.2 定义布局设置 29
5\V""fH 2.3 创建一个MMI耦合器 31
F%P"T%| 2.4 插入input plane 35
Uo?4o*} 2.5 运行模拟 39
z^vfha 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
ox*1F+Xri 3 创建一个单弯曲器件 44
w p\-LO~ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
<p/zm}?') 3.2 定义布局设置 45
`J]e.K 3.3 创建一个弧形波导 46
\#4mPk_" 3.4 插入入射面 49
,BUrZA2\U$ 3.5 选择输出数据文件 53
't6l@_x 3.6 运行模拟 54
zzK<>@c 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
PriLV4? 4 创建一个MMI星形耦合器 60
t W+"/<U 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
_o[fjd 4.2 定义布局设置 61
hjyM xg;Q? 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
}{y)a<` 4.4 插入输入面 62
djH&)&q! 4.5 运行模拟 63
v*[UG^+) 4.6 预览最大值 65
i\<S ; 4.7 绘制波导 69
{0~\ T[qm 4.8 指定输出波导的路径 69
4%2APvLW 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
!c`&L_ "! 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
k@
<dru 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
DQ(0:r 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
"AU.Eh"-1 5.1 定义波导材料 75
-0UR%R7q 5.2 定义布局设置 76
R2v9gz;W 5.3 创建波导 76
>TMd1?, 5.4 修改输入平面 77
;plBo%EBV 5.5 指定波导的路径 78
Z#.1p'3qm1 5.6 运行模拟 79
^D<CoxG 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
dP?prT 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
d(|q&b: 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
v^ "qr?3V 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
A|GtF3:G 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
b{qN7X~> 6.2 定义布局结构 89
WG A1XQ{ 6.3 绘制并定位波导 91
d7Vp^^}( 6.4 生成布局脚本 95
[0EWIdT*b 6.5 插入和编辑输入面 97
[I=|"Ic~ 6.6 运行模拟 98
G<M0KU( 6.7 修改布局脚本 100
m^!:n$ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
ULqI]k( 7 应用预定义扩散过程 104
V:w%5'^3 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
V1B!5N< 7.2 定义布局设置 106
w]t'2p-' 7.3 设计波导 107
WW+xU0 7.4 设置模拟参数 108
_tJt
eDRY 7.5 运行模拟 110
Mh*r)B~%[ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
]f#s`.A~ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
\o}T0YX 7.8 添加一个新的轮廓 111
w+/`l* 7.9 创建上方的线性波导 112
VxBBZsZO~ 8 各向异性BPM 115
/i3JP} 8.1 定义材料 116
qmFG 8.2 创建轮廓 117
''YqxJ fb 8.3 定义布局设置 118
H,]8[qT< 8.4 创建线性波导 120
ep=r7Mft 8.5 设置模拟参数 121
`mzlOB 8.6 预览介电常数分量 122
`0\Z*^> 8.7 创建输入面 123
n9xP8<w8
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
^#d\HI 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
*mzi ?3 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
<Cv(@A-> 9.2 定义布局设置 130
(oi:lC@h* 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
6LBdTnzUd 9.4 编辑输入平面 132
5X20/+aT 9.5 设置模拟参数 134
=}0Uw4ub(u 9.6 运行模拟 135
.26mB
Xr 10 电光调制器 138
-T,?'J0 2 10.1 定义电解质材料 139
!gve]>M 10.2 定义电极材料 140
}:m/@LKB 10.3 定义轮廓 141
~f h 10.4 绘制波导 144
QkBw59L7 10.5 绘制电极 147
)GkJ%o#H2 10.6 静电模拟 149
zMR)w77 10.7 电光模拟 151
>E>yA d 11 折射率(RI)扫描 155
m,lZy#02s3 11.1 定义材料和通道 155
>G:Q/3jh 11.2 定义布局设置 157
G
IN|cv= 11.3 绘制线性波导 160
w}gmVJ#p 11.4 插入输入面 160
g}NO$?ndg 11.5 创建脚本 161
|Y>Jf~SN 11.6 运行模拟 163
/?eVWCR 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
Wd:pqhLh 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
BM<q;;pO 12.1 定义材料 165
'{"Rjv7 12.2 创建参考轮廓 166
_ocCt XI9 12.3 定义布局设置 166
Kcm+%p^ 12.4 用户自定义轮廓 167
rP:g`?*V 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
:j]1wp+ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
8@t8P5(vL 13.1 定义材料 173
vkIIuNdDlx 13.2 创建钛扩散轮廓 173
2#>;cn\ 13.3 定义晶圆 174
'OsZD?W{ 13.4 创建器件 175
S@/{34, 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
_~z
oMdT! 13.6 定义电极区域 178
( zWBrCX [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
uzBQK 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
; ~pgF_ 13.8 运行模拟 182
~[HzGm% 13.9 创建脚本 184
L[x`i'0B 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
k7^hcth 14.1 理论背景 186
(QDKw}O2b 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
7%y$^B7{ 14.3 生成脚本数据 190
J].Oxch&y 14.4 导出散射数据 193
%T({;/ 14.5 创建臂 194
XwY,xg&o 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
G-d7}Uz? 14.7 加载两个臂的文件 200
'z ?Hv 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
N d].(_ 14.9 连接元件 202
$G".PWc 14.10 运行模拟 203
lU{)%4e` 14.11 创建图以查看结果 204
q&25,zWD '^UHY[mX8 ]
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