前 言 &Y9%Y/Y uuh._H}- 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。
Vx5fQ mx GeB-4img 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。
8
ks\-38n1 RHvKWt 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。
vg X7B4 W:w SM* 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。
mrKIiaU<J 4T$jY}U 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
n++ak\ N^F5J 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
>bhF{*t#;y 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 vF@|cTRR)
{A
,w% ##mBOdx 目 录 9[YnY~z) 1 入门指南 4
,.=7{y~ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
?/@XJcm+ 1.2 OptiBPM简介 5
;.$vDin6 1.3 光波导介绍 8
HKOSS-`5 1.4 快速入门 8
x2b
t^!t. 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
0/z$W.! 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
n
>E1\($ 2.2 定义布局设置 29
} 21!b :a 2.3 创建一个MMI耦合器 31
SjA'<ZX>TM 2.4 插入input plane 35
x|^p9m"=% 2.5 运行模拟 39
&FZ~n?;hQ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
\>j@!W 3 创建一个单弯曲器件 44
,*x/L?.Z! 3.1 定义一个单弯曲器件 44
Aq'~'hS`1 3.2 定义布局设置 45
ZN'B@E=p 3.3 创建一个弧形波导 46
0f3>s>`M 3.4 插入入射面 49
:y{@=E=XSC 3.5 选择输出数据文件 53
0R]'HA> 3.6 运行模拟 54
y6G6wk; 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
c5KciTD^ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
,]9p&xu 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
^foCcO 4.2 定义布局设置 61
fv*
$=m 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
rT4q x2 u 4.4 插入输入面 62
pf yJL?_% 4.5 运行模拟 63
w; f LnEz_ 4.6 预览最大值 65
CA$|3m9)NM 4.7 绘制波导 69
EQHCw<e 4.8 指定输出波导的路径 69
:8+x&zn 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
7}&vEc@w& 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
wIF'|" 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
4VsttT 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
pVjOp~=U
5.1 定义波导材料 75
=6fJUy^M\ 5.2 定义布局设置 76
*J4\KU 5.3 创建波导 76
=|^R<#%/ 5.4 修改输入平面 77
a`C2:Z23(# 5.5 指定波导的路径 78
0NvicZ7VR
5.6 运行模拟 79
AuB BSk8($ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
RO'b)J:j9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
[8WG 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
e>uq/|.! 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
bNvc@oo 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
z<.6jx@ 6.2 定义布局结构 89
J~ z00p`E 6.3 绘制并定位波导 91
uXG$YDKqC 6.4 生成布局脚本 95
DsHm,dZ 6.5 插入和编辑输入面 97
zrC1/%T 6.6 运行模拟 98
[raj:
7yQ 6.7 修改布局脚本 100
I "R<XX 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
kidv^`.H$w 7 应用预定义扩散过程 104
zItGoJu 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
[zCKJR 7.2 定义布局设置 106
G*zhy!P 7.3 设计波导 107
UH5A;SrTqR 7.4 设置模拟参数 108
rPifiLl A> 7.5 运行模拟 110
]qk`Yi 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
Vk1 c14i> 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
bWZzb& 7.8 添加一个新的轮廓 111
dA(+02U/. 7.9 创建上方的线性波导 112
I]91{dq 8 各向异性BPM 115
+KP&D.wIo 8.1 定义材料 116
S09Xe_q 8.2 创建轮廓 117
\@
N[ 8.3 定义布局设置 118
uUv^]B 8GM 8.4 创建线性波导 120
0v3
8LBH) 8.5 设置模拟参数 121
{]7lh#M 8.6 预览介电常数分量 122
3#`Sk`z< 8.7 创建输入面 123
IfCa6g<&( 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
;T>. 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
J$yJ2G 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
R]S!PSoL 9.2 定义布局设置 130
T&E'MB 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
r!p:73L8 9.4 编辑输入平面 132
d}^hZ8k| 9.5 设置模拟参数 134
ofCN[u 9.6 运行模拟 135
7wbpQ&1_ 10 电光调制器 138
FeZGPxc~ 10.1 定义电解质材料 139
W)odaab7 10.2 定义电极材料 140
>H]|R }h 10.3 定义轮廓 141
1#vi]CX 10.4 绘制波导 144
[](] "r 10.5 绘制电极 147
<;!#+|L/ 10.6 静电模拟 149
?r.U5}PBI 10.7 电光模拟 151
MeO2 cy!5q 11 折射率(RI)扫描 155
`k9a$@Xg 11.1 定义材料和通道 155
B(R$5Xp 11.2 定义布局设置 157
05YsLNh 11.3 绘制线性波导 160
eqU y> 11.4 插入输入面 160
9H
cxL 11.5 创建脚本 161
!<0 `c 11.6 运行模拟 163
cB 1NN< 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
42PA?^xPw 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
}I~)o!N%7 12.1 定义材料 165
?T>)7Y) 12.2 创建参考轮廓 166
8+&Da 12.3 定义布局设置 166
U1=\ `)u; 12.4 用户自定义轮廓 167
/t _QA 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
L\t?^u 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
#8B4*gAM 13.1 定义材料 173
>ti)m >f 13.2 创建钛扩散轮廓 173
di~ [Ivw 13.3 定义晶圆 174
)H*BTfmt 13.4 创建器件 175
e,@5`aYHM@ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
D.x&N~- 13.6 定义电极区域 178
F%:o6mT [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
g_(O7 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
8qv>C)~~` 13.8 运行模拟 182
9G{#a#Z. 13.9 创建脚本 184
kO v37c' 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
Tl-Ix&37 14.1 理论背景 186
I=4G+h5p 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
XWUi_{zn 14.3 生成脚本数据 190
LP//\E_] 14.4 导出散射数据 193
b}m@2DR'|m 14.5 创建臂 194
RnUud\T/ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
-nGLmMvd 14.7 加载两个臂的文件 200
?H21Ru>:* 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
_#6*C%a x 14.9 连接元件 202
,o6,(jJU 14.10 运行模拟 203
Z67'/z$0 14.11 创建图以查看结果 204
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