前 言 u"|.]r 2l\Oufer" 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。
>Zr/U!W*? )%MBo.NL 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。
?^"S%Vb 'fVk1Qj^ 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。
bjvi`jyL3k <?Lj!JGX 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。
w6wXe_N+M *{-XN 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。
#a .aD+d' D2?7=5DgS 《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
lT(MywNsg 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 oa9T3gQ?
|faXl3| l[.pI];T 目 录 }RyYzm2 1 入门指南 4
>5 i8%r 1.1 OptiBPM安装及说明 4
#MBYa&Tw7 1.2 OptiBPM简介 5
i\t4TdEx( 1.3 光波导介绍 8
QTLOP~^ 1.4 快速入门 8
_Y~+ #Vc 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
a{-}8f6 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
JgxOxZS`@ 2.2 定义布局设置 29
2^:5aABQ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
;e[-t/SI 2.4 插入input plane 35
1= <Qnmw 2.5 运行模拟 39
9xWeVlfQ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
Z+vLEEX*uQ 3 创建一个单弯曲器件 44
+Uk/Zg
w^ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
f|<
*2Mk 3.2 定义布局设置 45
: 0%V:B 3.3 创建一个弧形波导 46
U|y+k` 3.4 插入入射面 49
A!j&g(Z"Q 3.5 选择输出数据文件 53
0<P
-` |X 3.6 运行模拟 54
:|fzGf 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
9pk<=F 4 创建一个MMI星形耦合器 60
qvab>U` 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
"0]i4d1l 4.2 定义布局设置 61
:ox+WY 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
7d9%L}+q 4.4 插入输入面 62
l$zM|Z1wR` 4.5 运行模拟 63
1YS{;
y[o 4.6 预览最大值 65
e<IT2tv>u 4.7 绘制波导 69
ci*Z9&eS+ 4.8 指定输出波导的路径 69
5X[=Q> 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
?p}m[9@ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
~A6QX8a 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
yTmoEy. q 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
m"xw5aa> 5.1 定义波导材料 75
T"dEa-O 5.2 定义布局设置 76
gE:qMs; 5.3 创建波导 76
g8B@M*JA 5.4 修改输入平面 77
3UBG?%!$f 5.5 指定波导的路径 78
;up89a-,9 5.6 运行模拟 79
}b~ZpUL! 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
P+oZS 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
N.3M~0M*
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
\E0Uj>9+[ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
EY&hWl*a^ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
~xzRx$vU 6.2 定义布局结构 89
^S[Mg6J 6.3 绘制并定位波导 91
r0hu?3u1? 6.4 生成布局脚本 95
pYVQ-r%QF 6.5 插入和编辑输入面 97
O[q {y 6.6 运行模拟 98
` NcWy 6.7 修改布局脚本 100
0h$23. 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
X_"TG;*$ 7 应用预定义扩散过程 104
Nno*X9>~ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
L%N|8P[ 7.2 定义布局设置 106
` 8.d 7.3 设计波导 107
uE+]]ir 7.4 设置模拟参数 108
Bm.%bA>
7.5 运行模拟 110
O~ w&4F;{ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
dRt]9gIsx 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
+MXI;k_ 7.8 添加一个新的轮廓 111
#=+d;RdlW 7.9 创建上方的线性波导 112
RV7l=G9tq 8 各向异性BPM 115
`2UzJ~ 8.1 定义材料 116
gNN{WFHQX: 8.2 创建轮廓 117
P b2exS( 8.3 定义布局设置 118
7pmhH%Dn$ 8.4 创建线性波导 120
t&0pE(MO/ 8.5 设置模拟参数 121
lcyan 8.6 预览介电常数分量 122
IU/dY`J1 8.7 创建输入面 123
vA:1z$m 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
$^d,>hJi 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
WOR~tS 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
fY$M**/, 9.2 定义布局设置 130
XkOsnI8n 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
;#cb%e3 9.4 编辑输入平面 132
OZs^c2
W 9.5 设置模拟参数 134
~[ isR|> 9.6 运行模拟 135
}M * Oo 10 电光调制器 138
iIA&\'|;i 10.1 定义电解质材料 139
591Syyy 10.2 定义电极材料 140
K`768%q 10.3 定义轮廓 141
6:#zlKYJ 10.4 绘制波导 144
pjWqI6, 10.5 绘制电极 147
MAQkk%6[g 10.6 静电模拟 149
U"af3c^2 10.7 电光模拟 151
+A3@{2 11 折射率(RI)扫描 155
K1]H~' 11.1 定义材料和通道 155
OT&J OTk\ 11.2 定义布局设置 157
pQ!NhzQ 11.3 绘制线性波导 160
,QdUfM 11.4 插入输入面 160
+r"{$'{^ 11.5 创建脚本 161
}RDGk+x7| 11.6 运行模拟 163
j0~]o})@i 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
u4, p.mZtb 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
E~3wdOZv1 12.1 定义材料 165
X@2[!%nm 12.2 创建参考轮廓 166
>/Gz*. 12.3 定义布局设置 166
y}FTLX $ 12.4 用户自定义轮廓 167
Ao69Qn 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
&2d^=fih 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
bF0y` 13.1 定义材料 173
yL7D;<!S& 13.2 创建钛扩散轮廓 173
|^[]Oy= 13.3 定义晶圆 174
Xk8+m> 13.4 创建器件 175
Oca_1dlx 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
z}&?^YU*)` 13.6 定义电极区域 178
a4Qr\"Qm [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
FO&U{(Q 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
?4P*,c 13.8 运行模拟 182
uckag/tv 13.9 创建脚本 184
PV<=wc^ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
?suNA 14.1 理论背景 186
B\G?dmo 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
3&^4%S{/ 14.3 生成脚本数据 190
DpI)qg#>V 14.4 导出散射数据 193
*Fi`o_d9[` 14.5 创建臂 194
%QCh#v=ks 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
zxTcjC)y 14.7 加载两个臂的文件 200
(sHqzWh 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
33z)F 14.9 连接元件 202
ouL/tt_~ 14.10 运行模拟 203
~ODm?k 14.11 创建图以查看结果 204
*NHBwXg+ $!)Sgb ]
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