前 言 E+cx8( AjJ/t4< 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。
N?IdaVLj Cz6bD$5 OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
M[cAfu 1d OB| 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
w|f@sB>j JA% y{Wb 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
lib}dk C!Jy;Z=+u 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
U/ax`_ mbHMy[R 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
Z%JAX>v&B 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 0E9 lv"3o
-Gjz+cRns q8MyEoc:n 目 录 Zt}b}Bz 1 入门指南 4
MAQ-'s@ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
a:s$[+'Y 1.2 OptiBPM简介 5
5%+epzy 1.3 光波导介绍 8
!-t"}^) 1.4 快速入门 8
f8-~&N/_R 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
?*6Q;.f< 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
q#K0EAgC 2.2 定义布局设置 29
u qA!#E 2.3 创建一个MMI耦合器 31
\H
5t-w= 2.4 插入input plane 35
!Wj`U$]; 2.5 运行模拟 39
#<G:& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
5=V 29 3 创建一个单弯曲器件 44
W6):IW(E 3.1 定义一个单弯曲器件 44
89t"2|9 u 3.2 定义布局设置 45
$`P]%I} 3.3 创建一个弧形波导 46
fi%lN_Ev? 3.4 插入入射面 49
{\X$vaF 3.5 选择输出数据文件 53
U+aiH U9 3.6 运行模拟 54
iFZ.a.NDc 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
8mt#S 4 创建一个MMI星形耦合器 60
7Rd(,eWE@ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
NTSIClm}U 4.2 定义布局设置 61
^CD?SP"i 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
js!C`]1 4.4 插入输入面 62
BU|)lU5)z 4.5 运行模拟 63
MRT<hB 4.6 预览最大值 65
{asq[;] 4.7 绘制波导 69
b5?k gY 4.8 指定输出波导的路径 69
fcy4?SQ.<i 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
rr>6; 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
9P*f 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
?)Je%H 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
+pQ3bX 5.1 定义波导材料 75
{XV'C@B 5.2 定义布局设置 76
%'VzN3Q5V 5.3 创建波导 76
(EH}lh}% 5.4 修改输入平面 77
?!.J0q 5.5 指定波导的路径 78
Cxe(iwa. 5.6 运行模拟 79
,W;|K 5 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
bf.yA:~U 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
OLV3.~T 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
K[x=knFO
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
(iIzoEpb8W 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
}}bMq.Q' 6.2 定义布局结构 89
u|k_OUTq 6.3 绘制并定位波导 91
B
]sVlbt 6.4 生成布局脚本 95
oE2VJKs<B 6.5 插入和编辑输入面 97
e
[6F }."c 6.6 运行模拟 98
1=e(g#Ajn\ 6.7 修改布局脚本 100
?$y/b}8 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
BK
wo2=m~ 7 应用预定义扩散过程 104
P@%L.y
B 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
b$- g"F 7.2 定义布局设置 106
c= ?Tu 7.3 设计波导 107
d=
?lPEzSA 7.4 设置模拟参数 108
9<kMxtk$ 7.5 运行模拟 110
Vv+ oq5hf 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
\tY7Ga%c 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
M1T . 7.8 添加一个新的轮廓 111
L+eK)Q 7.9 创建上方的线性波导 112
87m`K Str7 8 各向异性BPM 115
IkxoW:L 8.1 定义材料 116
FlY"OU* 8.2 创建轮廓 117
1QnaZhu' 8.3 定义布局设置 118
Z v*uUe 8.4 创建线性波导 120
[Dmf.PUe 8.5 设置模拟参数 121
>/NegJh'F} 8.6 预览介电常数分量 122
vNdW.V} 8.7 创建输入面 123
m=Mk@xfQ# 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
D&pX0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
@\M^Zuo 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
;jO+<~YP! 9.2 定义布局设置 130
/!y;h- 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
5=}CZYWB 9.4 编辑输入平面 132
`:jF%3ks+0 9.5 设置模拟参数 134
N/<c;"o 9.6 运行模拟 135
}5}>B * 10 电光调制器 138
PYzTKjw
10.1 定义电解质材料 139
UUa@7|x 10.2 定义电极材料 140
. ~a~(| 10.3 定义轮廓 141
pbIVj3-lY 10.4 绘制波导 144
hlz/TIP^N3 10.5 绘制电极 147
! |z!e>0 10.6 静电模拟 149
ed`7GZB 10.7 电光模拟 151
BB ::zBg 11 折射率(RI)扫描 155
g>`D!n::n 11.1 定义材料和通道 155
1]vDM&9 11.2 定义布局设置 157
c?aOX/C' 11.3 绘制线性波导 160
9xE_Awlc85 11.4 插入输入面 160
madbl0[y. 11.5 创建脚本 161
q'IMt7} 11.6 运行模拟 163
?FEh9l)d\ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
Cv4nl7A' 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
=kz HZc 12.1 定义材料 165
"?FBbJ
12.2 创建参考轮廓 166
J aJ/|N 12.3 定义布局设置 166
M&sQnPFH 12.4 用户自定义轮廓 167
&7\fj 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
'-$cvH7_ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
1u(n[<WtT_ 13.1 定义材料 173
5KIhk`S 13.2 创建钛扩散轮廓 173
@W~aoq6 13.3 定义晶圆 174
y(E<MRd8V 13.4 创建器件 175
n</Rd= 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
Nus]]Iy-g 13.6 定义电极区域 178
l-x- [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
2 gca* 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
77wod}h!: 13.8 运行模拟 182
+At0V( 13.9 创建脚本 184
n-,mC/4 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
QjYw^[o 14.1 理论背景 186
|$+/IxDP 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
YkFERIa076 14.3 生成脚本数据 190
FPPl^ 14.4 导出散射数据 193
h`( VMf'# 14.5 创建臂 194
mHJGpJ=a- 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
/;!I.|j 14.7 加载两个臂的文件 200
)h{+pK 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
Md8<IFi9]Q 14.9 连接元件 202
Y]5MM:mI 14.10 运行模拟 203
yL
-}E 14.11 创建图以查看结果 204
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