前 言 P7GuFn/p~2 b%`^KEvwfo 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。
yl|?+ y,{=*2Yt 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。
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FqQqjA 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。
Il(p!l<Xz# *Ag</g@ h 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。
5WN^8`{'3 \l^L?69 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。
Sa5+_TW _'9("m V 《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
i#/,Q1yEn 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 <CrNDY
K)z{R n C[f'1O7 目 录 dQUZ11 1 入门指南 4
:1h1+b@, 1.1 OptiBPM安装及说明 4
IS *-MLi 1.2 OptiBPM简介 5
8:9m< ^4S( 1.3 光波导介绍 8
[JAHPy=+w 1.4 快速入门 8
L ]HtmI 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
ovv<7` 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
l*^J}oY 2.2 定义布局设置 29
KU,KEtf 2.3 创建一个MMI耦合器 31
#CKPNk
c 2.4 插入input plane 35
U5 X\RXy~ 2.5 运行模拟 39
V+#Sb 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
r!H'8O! 3 创建一个单弯曲器件 44
Dqss/vwV 3.1 定义一个单弯曲器件 44
0vN <0 3.2 定义布局设置 45
7!%/vO0m 3.3 创建一个弧形波导 46
`Y HnL4 3.4 插入入射面 49
Z05kn{<a8 3.5 选择输出数据文件 53
L%G/%*7;c 3.6 运行模拟 54
,(d\! T/]' 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
rG7E[kii 4 创建一个MMI星形耦合器 60
y
%R-Oc 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
Co|3k:I 8 4.2 定义布局设置 61
"B18|#v 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
@qP
uYFnw 4.4 插入输入面 62
a?Q\nu1 4.5 运行模拟 63
}xZR`xP( 4.6 预览最大值 65
DK' ? ' 4.7 绘制波导 69
`SDpOqfIrP 4.8 指定输出波导的路径 69
1'.SHY| 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
P2HR4`c 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
_5<d'fBd 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
$~x#Q?-y 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
Swugt"`nN 5.1 定义波导材料 75
O~3<P3W 5.2 定义布局设置 76
!O;su~7
5.3 创建波导 76
Gn*cphb 5.4 修改输入平面 77
xJCMxt2Y 5.5 指定波导的路径 78
W 7xh 5.6 运行模拟 79
%6A."sePO 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
Po(Y',xI[ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
nV/8u_ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
E?\&OeAkO 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
;E,^bt<U 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
;<=Z\NX 6.2 定义布局结构 89
}XmrfegF 6.3 绘制并定位波导 91
Eb
8vnB# 6.4 生成布局脚本 95
hw2'.}B"( 6.5 插入和编辑输入面 97
@zu IR0Gr) 6.6 运行模拟 98
tX'`4!{@+ 6.7 修改布局脚本 100
@#HB6B 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
;Fo%R$y 7 应用预定义扩散过程 104
G
=`-w 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
xIt' o(jQH 7.2 定义布局设置 106
O}#Ic$38 7.3 设计波导 107
%"<|u)E 7.4 设置模拟参数 108
]~a;tF>Fw
7.5 运行模拟 110
z@bq*':~J 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
;_$Q~X 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
{ XI 0KiE 7.8 添加一个新的轮廓 111
}j+Af["W? 7.9 创建上方的线性波导 112
`'W/uCpl 8 各向异性BPM 115
aPU.fER 8.1 定义材料 116
B#Q` !B4v 8.2 创建轮廓 117
;$a+ > 8.3 定义布局设置 118
KjWF;VN*[3 8.4 创建线性波导 120
fyt ODsb> 8.5 设置模拟参数 121
C8{bqmlm@ 8.6 预览介电常数分量 122
<x!q!; 8.7 创建输入面 123
RB\
Hl 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
V /.Na(C~ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
CdEQiu 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
G3.*fSY$.< 9.2 定义布局设置 130
lw\+!}8( 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
wDQ@$T^vh 9.4 编辑输入平面 132
?g{--'L 9.5 设置模拟参数 134
L/J1; 9.6 运行模拟 135
34*73WxK 10 电光调制器 138
rCK 10.1 定义电解质材料 139
N F$k~r 10.2 定义电极材料 140
64LX[8Ax# 10.3 定义轮廓 141
W)X" G3 10.4 绘制波导 144
7$"A2x 10.5 绘制电极 147
<USK6!-G 10.6 静电模拟 149
1'NJ[
C` 10.7 电光模拟 151
}}Zwdpo 11 折射率(RI)扫描 155
%`EyG 11.1 定义材料和通道 155
@d&JtA 11.2 定义布局设置 157
Vjdu9Ez 11.3 绘制线性波导 160
._E 6? 11.4 插入输入面 160
|2Vhj<6 11.5 创建脚本 161
3 as~yF0 11.6 运行模拟 163
#ORZk6e 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
G?M<B~} 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
%K`th&331 12.1 定义材料 165
}s7@0#j@a 12.2 创建参考轮廓 166
XnwVK 12.3 定义布局设置 166
7"_m?c8 12.4 用户自定义轮廓 167
x/pX?k 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
*M? [Gro/ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
uGmv`R_ 13.1 定义材料 173
m
>Rdsn~l 13.2 创建钛扩散轮廓 173
]x1;uE?1J 13.3 定义晶圆 174
AqA.,;G 13.4 创建器件 175
NR>&1aRbyb 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
!.G knDT 13.6 定义电极区域 178
bJ"}-s+Dx .9u0WP95 [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
9xN` 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182
*g*~+B
: 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
,Y&7` m 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189
Zg*XbX 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193
)krBjF.$ 14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
sv.?C pE 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
s||c#+j"8 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203
mz2 v2ma 14.11 创建图以查看结果 204
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