前 言 =W(Q34 $*^7iT4q_t 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。
zu_8># i- o_izl\ 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。
Ri<u/ ]oR" ^UP`%egR 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。
0yk]o5a++ X8Bd3-B 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。
p_RsU`[ 94'&b=5+ 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。
01 }D,W` Cjn#00 《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
%z=le7 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 uy>q7C
.YtKS D}-/c"':} 目 录 !z\h|wU+ 1 入门指南 4
Y`~Ut:fZ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
ik)|{%!K]H 1.2 OptiBPM简介 5
8 ?xE6 1.3 光波导介绍 8
R)c?`:iUB 1.4 快速入门 8
OAgniLv 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
M H|Og84 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
'p^t^=dQ 2.2 定义布局设置 29
y6g&Y.:o 2.3 创建一个MMI耦合器 31
xK>*yV 2.4 插入input plane 35
/J]5H 2.5 运行模拟 39
nGC/R& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
7y.kQI?3 3 创建一个单弯曲器件 44
tm|ZBM 3.1 定义一个单弯曲器件 44
Sj3+l7S? 3.2 定义布局设置 45
xVw9v6@`h 3.3 创建一个弧形波导 46
lov!o:dJ 3.4 插入入射面 49
&sl0W-;0 3.5 选择输出数据文件 53
]=\].% > 3.6 运行模拟 54
GV1pn) 4 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
lt/1f{v[: 4 创建一个MMI星形耦合器 60
#NQMy:JHD) 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
]}V<*f 4.2 定义布局设置 61
M`0V~P`^ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
=7?4eYHC 4.4 插入输入面 62
?al'F q 4.5 运行模拟 63
&5>Kl}7 4.6 预览最大值 65
21n?=[ 4.7 绘制波导 69
irZ])a 4.8 指定输出波导的路径 69
___~D
dq 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
2_>N/Z4T 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
~?l |
[ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
Jx:Y-$ 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
\P[Y`LYL 5.1 定义波导材料 75
C2!|OQ9A2 5.2 定义布局设置 76
=0
#OU 5.3 创建波导 76
Lw1Yvtn 5.4 修改输入平面 77
<]ox;-56 5.5 指定波导的路径 78
)Om*@;r( 5.6 运行模拟 79
d z|or9& 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
BT !^~S%w 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
1Yq!~8 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
b1cy$I 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
?4YGT 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
;[ZEDF5H 6.2 定义布局结构 89
@@f"%2ZR[ 6.3 绘制并定位波导 91
{FI&^39
F$ 6.4 生成布局脚本 95
`>o{P/HN 6.5 插入和编辑输入面 97
-E[Kml~U 6.6 运行模拟 98
:@Pl pFK 6.7 修改布局脚本 100
U4'#T%* 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
6XxvvMA97 7 应用预定义扩散过程 104
~g91Pr 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
YP oSRA L 7.2 定义布局设置 106
Lj({[H7D! 7.3 设计波导 107
cZ,b?I"Q% 7.4 设置模拟参数 108
8]c2r%J 7.5 运行模拟 110
4Z3su^XR 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
L;z?aZ7n 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
1~gnc|? 7.8 添加一个新的轮廓 111
cVv=*81\ 7.9 创建上方的线性波导 112
Da*?x8sSL 8 各向异性BPM 115
)$2QZ
qX 8.1 定义材料 116
^^sE: 8.2 创建轮廓 117
,)cM3nu 8.3 定义布局设置 118
b/K PaNv 8.4 创建线性波导 120
'ms-*c&
8.5 设置模拟参数 121
vO^m;[' 8.6 预览介电常数分量 122
.^`{1% 8.7 创建输入面 123
T=DbBy0- 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
<_L,t 1H{ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
:U|1 xgB 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
LENq_@$ 9.2 定义布局设置 130
w{8xpAqm 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
NWESP U):w 9.4 编辑输入平面 132
LH.]DVj 9.5 设置模拟参数 134
fUWG*o9 9.6 运行模拟 135
,L2ZinU: 10 电光调制器 138
6_o*y8s. 10.1 定义电解质材料 139
,&A7iO 10.2 定义电极材料 140
au(D66VO 10.3 定义轮廓 141
C^Yb\N}S 10.4 绘制波导 144
C}j"Qi` 10.5 绘制电极 147
a=_g*OK}D 10.6 静电模拟 149
KfEx"94 10.7 电光模拟 151
dES"@?!^ 11 折射率(RI)扫描 155
e(&v"}Ef` 11.1 定义材料和通道 155
QO:!p5^: 11.2 定义布局设置 157
|*xA8&/ 11.3 绘制线性波导 160
z|J_b"u4 11.4 插入输入面 160
*8 A 11.5 创建脚本 161
x;KOqfawv 11.6 运行模拟 163
Tk[ $5u*, 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
KZY}%il!` 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
$99n&t$Y 12.1 定义材料 165
_Ay9p[l 12.2 创建参考轮廓 166
.hb:s,0mP 12.3 定义布局设置 166
M<Ncb 12.4 用户自定义轮廓 167
B"w?;EeV. 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
wU36sCo 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
<$$yw=ef 13.1 定义材料 173
$rBq"u=,0+ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
2 a)xTA# 13.3 定义晶圆 174
^Z+?h&%% 13.4 创建器件 175
h2A <" w 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
76Cl\rV 13.6 定义电极区域 178
&t@jl\ND RLXL& [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
4Z=_,#h4. 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
tY<4%~%X 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
UgSB>V<? 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
bH9kj/q\b 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
.VJMz4$]O 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
8'[7
)I= 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
{]!mrAjD 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
,-c6dS 14.11 创建图以查看结果 204
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