前 言 qm.30 2
jWg7RuN 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。
*q ?-M"K ^&AhWm7\ 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。
@wy&Z b;N[_2 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。
S~8w- lG! q*Hf%I" 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。
rc*iL Y\.ds%G 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。
O:=%{/6&D tA?cHDp4E 《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
,+u.FQv~ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 $Vi[195]2
6N%fJ
Gj~1eS 目 录 ,s%1#cbR 1 入门指南 4
aw0; 1.1 OptiBPM安装及说明 4
X" hoDg 1.2 OptiBPM简介 5
BVKr 2v 1.3 光波导介绍 8
Wz}8O]#/. 1.4 快速入门 8
NV|[.g=lg 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
]%{.zl! 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
Zy}Qc")Z 2.2 定义布局设置 29
RGeM. 2.3 创建一个MMI耦合器 31
23lLoyN 2.4 插入input plane 35
p)t1]<,Of 2.5 运行模拟 39
LDj'L~H 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
d 6$,iw@>^ 3 创建一个单弯曲器件 44
UBmD
3|Zo 3.1 定义一个单弯曲器件 44
LqH<HGMFD 3.2 定义布局设置 45
yqy5i{Y 3.3 创建一个弧形波导 46
@>wD`<U| 3.4 插入入射面 49
lZY0A#
3.5 选择输出数据文件 53
}Htnhom0n 3.6 运行模拟 54
kQ,#NR/q6 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Bs@!S? 4 创建一个MMI星形耦合器 60
h,Y!d]2w 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
x[mxp/
/P 4.2 定义布局设置 61
F{:ZHCm 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
0ssKZ9Lc 4.4 插入输入面 62
\m3'4# 4.5 运行模拟 63
>-2eZ(n)" 4.6 预览最大值 65
I)xB I~x 4.7 绘制波导 69
.6,+q2tyk, 4.8 指定输出波导的路径 69
IL:d`Kbqf 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
thoAEG80 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
[-Zp[ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Di[}y; 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
z (N3oBW 5.1 定义波导材料 75
E8TJ*ZU 5.2 定义布局设置 76
+`EF0sux 5.3 创建波导 76
`EV"
/&` 5.4 修改输入平面 77
yI&{8DCCw 5.5 指定波导的路径 78
|-WoR u 5.6 运行模拟 79
]L'FYOfrpx 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
T;cyU9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
]!u12^A{ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
hK!Z~
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
4?#0fK 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
_(CuuP$`I 6.2 定义布局结构 89
?'xTSAn 6.3 绘制并定位波导 91
@/S6P-4 6.4 生成布局脚本 95
{U$qxC]M 6.5 插入和编辑输入面 97
\htL\m^$9 6.6 运行模拟 98
:NB,Dz+i 6.7 修改布局脚本 100
r52X}Y 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
u/Os 7 应用预定义扩散过程 104
@WppiZ$ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
4_CV.? 7.2 定义布局设置 106
4Xna}7 7.3 设计波导 107
kmJ{(y)w 7.4 设置模拟参数 108
x^UE4$oo 7.5 运行模拟 110
>28.^\?H4 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
F1V[8I.0 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
U'pm5Mc\q 7.8 添加一个新的轮廓 111
~,
hPi 7.9 创建上方的线性波导 112
VZOf| o 8 各向异性BPM 115
oDyrf"dl 8.1 定义材料 116
J 4$^Hr 8.2 创建轮廓 117
3pxm0| 8.3 定义布局设置 118
M`W%nvEDE 8.4 创建线性波导 120
Nhh2P4gH 8.5 设置模拟参数 121
dcFqK~ 8.6 预览介电常数分量 122
3xhv~be 8.7 创建输入面 123
sGNVZx 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
:!omog 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
t@GPB]3[ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
<Sxsmf0" 9.2 定义布局设置 130
_Qy3A T~ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
K^V*JH\G 9.4 编辑输入平面 132
F{1;~Yg% 9.5 设置模拟参数 134
< bHu9D 9.6 运行模拟 135
m){.{Vn] 10 电光调制器 138
uV]4C^k;`[ 10.1 定义电解质材料 139
zVLv-U/=d 10.2 定义电极材料 140
}*!7
Vrep 10.3 定义轮廓 141
,"U8Fgf[r 10.4 绘制波导 144
zw{cli&S 10.5 绘制电极 147
-+1it 10.6 静电模拟 149
<1(:W[M 10.7 电光模拟 151
Zk+J= Cwq} 11 折射率(RI)扫描 155
ILt95l 11.1 定义材料和通道 155
P#o/S4 11.2 定义布局设置 157
)7mX]@ 11.3 绘制线性波导 160
o C]tEXJ 11.4 插入输入面 160
{~*aXu3 11.5 创建脚本 161
[\o+I:,}wi 11.6 运行模拟 163
2 }QD> 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
2#4_/5(j* 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
55vpnRM 12.1 定义材料 165
&a?&G'? 12.2 创建参考轮廓 166
{;(X#vK}9 12.3 定义布局设置 166
tuA,t 12.4 用户自定义轮廓 167
{~g(WxE 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
d*26;5~\ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
Az.k6)~ 13.1 定义材料 173
G Q&9b_ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
S7-ka{S 13.3 定义晶圆 174
KlgPDV9mg 13.4 创建器件 175
:uZfdu 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
7s%DM6li 6 13.6 定义电极区域 178
IAt;?4 [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
sIuk 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
Q]_3 #_' 13.8 运行模拟 182
,s'78Dc$ 13.9 创建脚本 184
Ti/t\'6 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
9Vx2VjK2' 14.1 理论背景 186
b _fI1f| 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
73/kyu-0% 14.3 生成脚本数据 190
D_GIj$%N[ 14.4 导出散射数据 193
qvz2u]IOw 14.5 创建臂 194
7%Zl^c>q 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
q!#e2Dx 14.7 加载两个臂的文件 200
kBY54pl 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
ScrE tN 14.9 连接元件 202
bWv4'Y!p 14.10 运行模拟 203
iw<#V&([J 14.11 创建图以查看结果 204
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