前 言 =
7y-o K3!3[dR* 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。
R0-0 Ixxs( 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。
xOTvrX <[db)r~c 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。
u} mj)Nk B"GC|}N)v 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。
o+1(N#?m9 lCU clD 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。
\jC) ;mk ['mpxtG 《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
PF~@@j 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 d1D
f`
v,-Tk=qP KR?;7*qF 目 录 eGEwXza 4 1 入门指南 4
W3.[d->X 1.1 OptiBPM安装及说明 4
=!\Nh,\eQ 1.2 OptiBPM简介 5
+VUkV-kP 1.3 光波导介绍 8
y[ dBmTY 1.4 快速入门 8
p'h'Cz 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
X?_rD'3 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
_BewaI;w 2.2 定义布局设置 29
S\:^#Yi` 2.3 创建一个MMI耦合器 31
1ubu~6 2.4 插入input plane 35
E22o-nI?1 2.5 运行模拟 39
|Rfj
0+ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
WESD^FK 3 创建一个单弯曲器件 44
UPfE\KN+p# 3.1 定义一个单弯曲器件 44
E/:U,u{ 3.2 定义布局设置 45
bbC@ 3.3 创建一个弧形波导 46
2y!n c% 3.4 插入入射面 49
rp@:i _] 3.5 选择输出数据文件 53
mE<_oRM) 3.6 运行模拟 54
TZgtu+& 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
t utk*|S 4 创建一个MMI星形耦合器 60
1`8s
"T 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
+
f6LG 0q 4.2 定义布局设置 61
9
/H~hEVK 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
pf8'xdExH) 4.4 插入输入面 62
L2VwW 4.5 运行模拟 63
Q,NnB{R 4.6 预览最大值 65
tiZH;t';< 4.7 绘制波导 69
%j&vV>2 4.8 指定输出波导的路径 69
*ra)u- 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
$1 ])>m_ct 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
}U7IMONU 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
N]W*ei 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
F8w7N$/V", 5.1 定义波导材料 75
M ygCg(h 5.2 定义布局设置 76
1|sem(t 5.3 创建波导 76
)?72 +X 5.4 修改输入平面 77
ci;2XLAM 5.5 指定波导的路径 78
NO*,}aeG 5.6 运行模拟 79
qJ;~ANwt 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
6m&GN4Ca 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
Vg$d|m${ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
E3wpC#[Q1 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
>v,X:B?+FL 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
m'2F#{ 6.2 定义布局结构 89
"r6qFxY 6.3 绘制并定位波导 91
1sXCu|\q 6.4 生成布局脚本 95
?w/p 9j# 6.5 插入和编辑输入面 97
gV]4R"/ 6.6 运行模拟 98
%E%=Za 6.7 修改布局脚本 100
0L>3i8' 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
EeYL~ORdi 7 应用预定义扩散过程 104
WoXAOj%iW 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
`v?hL~ 7.2 定义布局设置 106
!/}4_s`, 7.3 设计波导 107
x)?V{YAL 7.4 设置模拟参数 108
%/2
` u 7.5 运行模拟 110
JlSqTfA 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
^6Aa^| 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
Jz''UJY/O 7.8 添加一个新的轮廓 111
91z=ou 7.9 创建上方的线性波导 112
,.Ofv):= 8 各向异性BPM 115
<~|n}& 8.1 定义材料 116
XB'rh F8rl 8.2 创建轮廓 117
A6szTX#0 8.3 定义布局设置 118
TD\TVK3P 8.4 创建线性波导 120
i<S\x 8.5 设置模拟参数 121
m !:F/?B 8.6 预览介电常数分量 122
9?Bh8%$ 8.7 创建输入面 123
.yF-<Y 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
O[Z$~ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
VsA_x 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
3~`\FuHHe 9.2 定义布局设置 130
+Vg(2Xt 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
yi^X?E{WnX 9.4 编辑输入平面 132
y6am(ugE 9.5 设置模拟参数 134
v_5O*F7) 9.6 运行模拟 135
A#$l;M.3R 10 电光调制器 138
QY+{ OCB 10.1 定义电解质材料 139
dZ|bw0~_! 10.2 定义电极材料 140
_Nh])p- 10.3 定义轮廓 141
23LG)or.JC 10.4 绘制波导 144
jYU0zGpj 10.5 绘制电极 147
J*g<]P&p0 10.6 静电模拟 149
4=q4_ \_T 10.7 电光模拟 151
!T`g\za/ 11 折射率(RI)扫描 155
-)J*(7F(6^ 11.1 定义材料和通道 155
TFbc@rfB 11.2 定义布局设置 157
a\-5tYo`u 11.3 绘制线性波导 160
fCa
lR7! 11.4 插入输入面 160
[GyPwb- 11.5 创建脚本 161
+4t
\j<T 11.6 运行模拟 163
wB 8548C}- 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
+2E~=xX 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
"j%Gr:a 12.1 定义材料 165
lxTqGwx 12.2 创建参考轮廓 166
>CCy2W^W 12.3 定义布局设置 166
XPYf1H 12.4 用户自定义轮廓 167
\sGJs8#v][ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
!6.LSY,E 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
=[4C[s 13.1 定义材料 173
/pe.?Zd 13.2 创建钛扩散轮廓 173
!/2kJOSp 13.3 定义晶圆 174
L_Z`UhD3{ 13.4 创建器件 175
=]Y'xzJuu 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
+L?;g pVE& 13.6 定义电极区域 178
&hpznIN 6wiuNGZb [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
2QHu8mFU 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
Md:*[]<~ 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
L #vk77 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
L-W*h 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
Qm3RXO 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
8QFRX'i 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
>taT
V_, 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
cCtd\/ \ 14.11 创建图以查看结果 204
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