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前 言 cd(GvX' D)j(,vt 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。 9fhsIe
PmKeF} 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。 cki81bOT 7*
yzEM 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。 MRb-H1+Xf vR s,zL$W 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。 K('hC)1 yf[~Yl>Ogw 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。 l:j4Ft 8 3QG7C{ 《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 !a7[8& U*22h` S 上海讯技光电科技有限公司 77\]B P(+&OoY2 目 录 ;_rF;9z9 1 入门指南 4 0`X]o'RxS 1.1 OptiBPM安装及说明 4 &Xf^Iu 1.2 OptiBPM简介 5 XZ^^%*ew 1.3 光波导介绍 8 "uaMk}[ <! 1.4 快速入门 8 H."EUcE{ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 -Z 4e.ay5 2.1 定义MMI耦合器材料 28 +y&Tf#.V/A 2.2 定义布局设置 29 n2)@S0{ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 WU71/PYm` 2.4 插入input plane 35 A-ZN F4 2.5 运行模拟 39 .^h#_[dp 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 f33 l$pOp 3 创建一个单弯曲器件 44 }+C2I 3.1 定义一个单弯曲器件 44 2/"u5 3.2 定义布局设置 45 G+X
Sfr 3.3 创建一个弧形波导 46 n=y[CKS 3.4 插入入射面 49 [_1G@S6Ex 3.5 选择输出数据文件 53 dwDcR,z?a 3.6 运行模拟 54 b:tob0TB 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 G#d{,3Gq1 4 创建一个MMI星形耦合器 60 X!9 B2w 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 "nw;NIp! 4.2 定义布局设置 61 >zXsNeGQR 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 @~YYD#'vNY 4.4 插入输入面 62 mP0yk| 4.5 运行模拟 63 L.S;J[a; 4.6 预览最大值 65 Qo;zHZ' 4.7 绘制波导 69 YoBPLS`K 4.8 指定输出波导的路径 69 6L"%e!be6 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 <vONmE a 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 G(p`1~xm 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 -f% ' 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 _kU:Z 5.1 定义波导材料 75 l5Gq|!2yxD 5.2 定义布局设置 76 Mxyb5h 5.3 创建波导 76 :,'wVS8"] 5.4 修改输入平面 77 W4pL ,(S 5.5 指定波导的路径 78 E\as@pqo\p 5.6 运行模拟 79 WtG~('g>& 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 "4riSxEyF 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 }o(zj=7 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Ju96#v+: 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 /s@o Z{h 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 VUPXO 6.2 定义布局结构 89 RS)tO0 6.3 绘制并定位波导 91 {2=jAz'? 6.4 生成布局脚本 95 G6/p1xy>o: 6.5 插入和编辑输入面 97 5ni~Q 9b 6.6 运行模拟 98 Sjvdirr 6.7 修改布局脚本 100 ==3dEJS 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 d1AioQ9 7 应用预定义扩散过程 104 nbm&wa[ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 j|U#)v/ 7.2 定义布局设置 106 ++6`sMJ 7.3 设计波导 107 G,o6292hj 7.4 设置模拟参数 108 Cd,jDPrw 7.5 运行模拟 110 X*/ho 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 gtk7)Uh 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 @k,z:~[C= 7.8 添加一个新的轮廓 111 ?OcJ)5C4 7.9 创建上方的线性波导 112 CE#gfP 8 各向异性BPM 115 xe{!wX 8.1 定义材料 116 pGJ>O/% 8.2 创建轮廓 117 D8Ykg >B;& 8.3 定义布局设置 118 LhOa{1SY 8.4 创建线性波导 120 ]s'Q_wh_-v 8.5 设置模拟参数 121 L ^q""[ 8.6 预览介电常数分量 122 $c0h.t 8.7 创建输入面 123 [fAV5U 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 wQ^EYKD 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 tnH2sHby 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 "P7nNa 9.2 定义布局设置 130 L^}_~PO N5 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ad*m%9Y1Q 9.4 编辑输入平面 132 _I@9HC 4 9.5 设置模拟参数 134 SxOC1+Oy 9.6 运行模拟 135 ,K)_OVB 10 电光调制器 138 h"X;3b^ m 10.1 定义电解质材料 139 qh9Z50E9 10.2 定义电极材料 140 pT=JP> nd^ 10.3 定义轮廓 141 ZA0mz 65 10.4 绘制波导 144 AL9chYP}/ 10.5 绘制电极 147 (;T^8mI2 10.6 静电模拟 149 7 HIeJ 10.7 电光模拟 151 hs^zTZ_ 11 折射率(RI)扫描 155 11o.c; 11.1 定义材料和通道 155 ]^h]t~ 11.2 定义布局设置 157 yv t. 11.3 绘制线性波导 160 %j.0G`x9 + 11.4 插入输入面 160 B3We|oe ! 11.5 创建脚本 161
}Yb[ 11.6 运行模拟 163 K"|l@Q[ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 S\:P-&dC 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Ag 9vU7 12.1 定义材料 165 .~~nUu+M 12.2 创建参考轮廓 166 2BQ
j 12.3 定义布局设置 166 _Gn2o2T 12.4 用户自定义轮廓 167 CAfGH!l! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 o_XflzC 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 8EW_V$>R 13.1 定义材料 173 6a[}'/ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 .YhA@8nc~l 13.3 定义晶圆 174 J"!vu.[ 13.4 创建器件 175 T1 ut"Zu 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 VEWi_;=J1 13.6 定义电极区域 178 Fq0i`~L~ e|)hG8FlF 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 `F-/QX[: 13.8 运行模拟 182 J?V? R 13.9 创建脚本 184 gZN8!#h}B 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 EAT"pxP 14.1 理论背景 186 /a{la8Ni 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 c23oCfB> 14.3 生成脚本数据 190 j_K4;k#r 14.4 导出散射数据 193 ^]H5h ]U' 14.5 创建臂 194 ). <-X^@ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 6Y^23W F 14.7 加载两个臂的文件 200 abuh`H# 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 zNs55e.rx 14.9 连接元件 202 2<i!{;u$qL 14.10 运行模拟 203 :0Bq^G"ge 14.11 创建图以查看结果 204 PY{
G [ m4**~xfC 有兴趣可以扫码加微联系 tI`Q /a5@
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