前 言 B::4Qme V$-~%7@>;9 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信
系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行
模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
x'=3&vc4 iKF$J3a\2f 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。
x#:BE z*dQIC 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 A!>. Re kb?|{z
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。
;Oi[:Ck [yYH>~SuwZ 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。
Ha=_u+@ u6iU[5 《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
>2| [EZ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ]8xc?*i8
~<2 IIR$H k"q!|+&Fs 目 录 8z."X$ 1 入门指南 4
#90[PASx 1.1 OptiBPM安装及说明 4
S/nj5Lh 1.2 OptiBPM简介 5
$KwI}>E4 1.3 光波导介绍 8
FUyB"-< 1.4 快速入门 8
(<bm4MPf 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
|2
YubAIZ( 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
F}6DB* 2.2 定义布局设置 29
#hD}S~ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
{uaZ<4N. 2.4 插入input plane 35
MG7 ?N # 2.5 运行模拟 39
Q)LXL.0h 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
d}{LM!s 3 创建一个单弯曲器件 44
@pF
fpHq?> 3.1 定义一个单弯曲器件 44
PcHSm/d0e 3.2 定义布局设置 45
u0bfX,e2U 3.3 创建一个弧形波导 46
BR& Aq 3.4 插入入射面 49
kCaO\#ta 3.5 选择输出数据文件 53
vU_d=T%$ 3.6 运行模拟 54
}J ei$0x 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
y*VQ]aJ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
DU5:+"
u3 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
r/NSD$-n 4.2 定义布局设置 61
KGV.S 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
m,W) N9 M 4.4 插入输入面 62
F_A%8)N 4.5 运行模拟 63
GBH_r0 4.6 预览最大值 65
Vs#"SpH{' 4.7 绘制波导 69
7|&e[@B 4.8 指定输出波导的路径 69
IVI~1~ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
g>2aIun_Q 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
di6B!YQP 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
s<[A0=LH 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
doP$N3Zm 5.1 定义波导材料 75
O1GDugZ 5.2 定义布局设置 76
A}t %;V2 5.3 创建波导 76
A6Ghj{~ 5.4 修改输入平面 77
IDy_L;'`* 5.5 指定波导的路径 78
~bdv_|k 5.6 运行模拟 79
k:b/Gq` 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
uije#cj#O 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
&+mV7o 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
~I{EE[F>qL 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
D
Irgq|8 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
KcC!N{ 6.2 定义布局结构 89
63W{U/*aao 6.3 绘制并定位波导 91
s|Z:}W?{ 6.4 生成布局脚本 95
8zhBA9Y#~ 6.5 插入和编辑输入面 97
F%xK"l`& 6.6 运行模拟 98
D`6iDit 6.7 修改布局脚本 100
95=gY 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
\|CPR6I 7 应用预定义扩散过程 104
DH
6q7"@ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
\+-zRR0 7.2 定义布局设置 106
rwiw
Rh 7.3 设计波导 107
RFw(]o,9cR 7.4 设置模拟参数 108
sLb8*fak 7.5 运行模拟 110
H&M1>JtE 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
lC0~c=?J 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
!; IJ 7.8 添加一个新的轮廓 111
U^MuZ 7.9 创建上方的线性波导 112
]eE 1n2 8 各向异性BPM 115
'"y}#h__T 8.1 定义材料 116
?w-1:NWjt 8.2 创建轮廓 117
s f(iE(o 8.3 定义布局设置 118
AXs=1 e 8.4 创建线性波导 120
>R!"P[* 8.5 设置模拟参数 121
3UdU"d[75 8.6 预览介电常数分量 122
Q]@c&* _| 8.7 创建输入面 123
+R!zs 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
/
s,tY74'5 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
~W<CE_/]k 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
NmJ`?-Z 9.2 定义布局设置 130
~.J,A\F 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
U&X2cR &a 9.4 编辑输入平面 132
Ga v"C{G 9.5 设置模拟参数 134
[)^mBVht 9.6 运行模拟 135
]4`t\YaT 10 电光调制器 138
yGxv?%%2 10.1 定义电解质材料 139
Ojq]HM6f 10.2 定义电极材料 140
WmeKl 10.3 定义轮廓 141
K UKACUL 10.4 绘制波导 144
OOnX` 10.5 绘制电极 147
#uSK#>H_! 10.6 静电模拟 149
8-m
3e 10.7 电光模拟 151
AEY$@!8
11 折射率(RI)扫描 155
[#Y' dFQ 11.1 定义材料和通道 155
VPt9QL( 11.2 定义布局设置 157
%Tv^GP{} 11.3 绘制线性波导 160
.[?BlIlm 11.4 插入输入面 160
8TE>IPjm 11.5 创建脚本 161
[:iv4>ZZ 11.6 运行模拟 163
44\cI]!{ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
/.Fj.6U5 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
v!9i"@<! 12.1 定义材料 165
dH\XO-Z7v 12.2 创建参考轮廓 166
5{d\uE%'p 12.3 定义布局设置 166
@5.e@]>ZM 12.4 用户自定义轮廓 167
5r b-U7 / 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
sYqgXE. 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
<_Eg?ePW# 13.1 定义材料 173
9xFO]Y" 13.2 创建钛扩散轮廓 173
DVlJ*A 13.3 定义晶圆 174
I9Eu', 13.4 创建器件 175
;#1Iiuh 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
9@K.cdRjQ 13.6 定义电极区域 178
d--'Rn5 [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
(u hd "
13.7 定义输入平面和模拟参数 182
6?qDdVR~] 13.8 运行模拟 182
paW@\1Q 13.9 创建脚本 184
/*$hx @ih 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
oFDz;6 14.1 理论背景 186
kkS~4?-* 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
y<- _(^ 14.3 生成脚本数据 190
e)H!uR 14.4 导出散射数据 193
DWU`\9xA* 14.5 创建臂 194
0:=ZkEEeU 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
,qQG;w,m 14.7 加载两个臂的文件 200
t\4[``t 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
\K
iwUz 14.9 连接元件 202
"Pz}@= 14.10 运行模拟 203
8z2Rry
w 14.11 创建图以查看结果 204
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