前 言 W%h<@@c4, 9L&AbmIr 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。
m]DjIs*@%h BO
h 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。
y|lP.N/ %5z88-\ 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。
np>*O }r* 9f"6Jw@F 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。
nK96A.B%p uox;PDK 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。
0cS.|\ZTA 3}T&|@* 《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
Viw{<VH= 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 z$YOV"N
Dl"y| P)}:lTe
目 录 Nvew^c)x 1 入门指南 4
_@RW7iP> 1.1 OptiBPM安装及说明 4
t(_XB|AKm 1.2 OptiBPM简介 5
YInW)My.h 1.3 光波导介绍 8
Icr'l$PE 1.4 快速入门 8
f,uxoAS 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
@\q~OyV 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
S%T1na^x 2.2 定义布局设置 29
hB^"GYZ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
)8N/t6Q 2.4 插入input plane 35
RdY #B; 2.5 运行模拟 39
.[_&>@bmrP 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
:8)4:4$^
3 创建一个单弯曲器件 44
>i ~zG6H 3.1 定义一个单弯曲器件 44
> voUh;L 3.2 定义布局设置 45
43VuH 3.3 创建一个弧形波导 46
IM@Qe|5 3.4 插入入射面 49
HL!-4kN
<$ 3.5 选择输出数据文件 53
\o3i9Q9C 3.6 运行模拟 54
I7Eg$J& 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
}0!\%7-Q 4 创建一个MMI星形耦合器 60
AzQ}}A;TSx 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
M,{F/Yu 4.2 定义布局设置 61
#".{i+3E 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
+,KuYa{lu 4.4 插入输入面 62
4t+88e 4.5 运行模拟 63
#?,cYh+ 4.6 预览最大值 65
UHg^F4>4 4.7 绘制波导 69
|Y99s)2&N 4.8 指定输出波导的路径 69
onmO>q* 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
?O3G 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
Ln:
y|t 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Y/hay[6 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
Y}[r`}={ 5.1 定义波导材料 75
I2/wu(~> 5.2 定义布局设置 76
'1{~y3 5.3 创建波导 76
[n^___7 5.4 修改输入平面 77
zZ wD)p?_g 5.5 指定波导的路径 78
vTP_vsdeG 5.6 运行模拟 79
tDwXb> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
:,u+[0-S 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
SVpe^iQ]1\ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
<zUmcZ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
K0#tg^z5d 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
z/TZOFaM 6.2 定义布局结构 89
iVl"H@m/ 6.3 绘制并定位波导 91
2V0R|YUt 6.4 生成布局脚本 95
Rza\n8 6.5 插入和编辑输入面 97
*V\kS 6.6 运行模拟 98
}1>a 71 6.7 修改布局脚本 100
YA|*$$ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
[_~U<
7 应用预定义扩散过程 104
n/6A@C 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
ox*Ka] 7.2 定义布局设置 106
{u1t.+
7.3 设计波导 107
+`4|,K7' 7.4 设置模拟参数 108
y^XwJX-f 7.5 运行模拟 110
6SmSu\lgV 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
*?8Q:@: 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
V?gQ`( , 7.8 添加一个新的轮廓 111
8sIGJ|ku 7.9 创建上方的线性波导 112
vS0P]AUo 8 各向异性BPM 115
9}\T?6?8pX 8.1 定义材料 116
;js7rt 8.2 创建轮廓 117
);6zV_^! 8.3 定义布局设置 118
vKW%l 8.4 创建线性波导 120
jv7zvp 8.5 设置模拟参数 121
g5"g,SFGr 8.6 预览介电常数分量 122
B;@yOm= 8.7 创建输入面 123
"pH+YqJ$ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
olJ9Kfc0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
^\CQWgY( 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
(I+-wki"e 9.2 定义布局设置 130
LY|h*a6Ym 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
x}roPhZ 9.4 编辑输入平面 132
*=
D$ 9.5 设置模拟参数 134
eGE,zkj
FY 9.6 运行模拟 135
tsk}]@W 10 电光调制器 138
khIh<-s! 10.1 定义电解质材料 139
*0iP*j/] 10.2 定义电极材料 140
kSJWQ 10.3 定义轮廓 141
hZFbiGQr\ 10.4 绘制波导 144
%mq]M 10.5 绘制电极 147
o0/03O 10.6 静电模拟 149
A ssf
f; 10.7 电光模拟 151
n% *u;iG 11 折射率(RI)扫描 155
0>'1|8+`(z 11.1 定义材料和通道 155
m}XI?[!s 11.2 定义布局设置 157
l5R H~F 11.3 绘制线性波导 160
tSm|U<
11.4 插入输入面 160
^qDkSoqC" 11.5 创建脚本 161
1"'//0
7 11.6 运行模拟 163
!98s[)B: 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
k&**f_b 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Rub"" Ga 12.1 定义材料 165
@wg*~"d 12.2 创建参考轮廓 166
(zhmZm 12.3 定义布局设置 166
!~Z L 12.4 用户自定义轮廓 167
E u@TCw8@ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
H"-p^liw 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
qV^H vZJ 13.1 定义材料 173
qBpY3]/ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
uwIZzz
13.3 定义晶圆 174
w3& F e=c 13.4 创建器件 175
`@`CZg 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
+(<CE#bb[ 13.6 定义电极区域 178
[Ea5Bn;~! F;z FKvn [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
6=& wY 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
UA/3lH} 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
,og@}gOMB
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
"_(o% \"7 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
x3vz4m[ 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
CSD8?k]2 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
R~tv?hP 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
$zdJ\UX 14.11 创建图以查看结果 204
xLGAP-mx] ZSbD4
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