《OptiBPM入门教程》
前 言 *Ucyxpu~$ =3SL&
:8 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。 v
V^ GIWK qryt1~Dq 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。 }\DQxHG X)f"`$ 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。 nLfnikw& S s`0;D1 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。 M*S5&xpX LMG\jc?, 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。 lIFU7g 4QZy-a*tA 《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
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 5PL,~Y S8)awTA9 目 录 VD3[ko 1 入门指南 4 +li^0+3-' 1.1 OptiBPM安装及说明 4 -5ec8m8 1.2 OptiBPM简介 5 "&+0jfLY+ 1.3 光波导介绍 8 -<O:isB 1.4 快速入门 8 `(a^=e5 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 F_Pd\Aq8 2.1 定义MMI耦合器材料 28
#129 i2 2.2 定义布局设置 29 )w`Nkx 2.3 创建一个MMI耦合器 31 hW+Dko(s 2.4 插入input plane 35 j5)qF1W, 2.5 运行模拟 39 v1lj /A 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Fszk?0T 3 创建一个单弯曲器件 44 M1M]]fT0ME 3.1 定义一个单弯曲器件 44 H= y-Y_R 3.2 定义布局设置 45 &L?Dogo 3.3 创建一个弧形波导 46 5y'Yosy: 3.4 插入入射面 49 n{yjH*\Z 3.5 选择输出数据文件 53 QE}@|H9xs 3.6 运行模拟 54 g:clSN, 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 dCK-"#T! 4 创建一个MMI星形耦合器 60 7@"X~C 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 J@TM>R 4.2 定义布局设置 61 4>E2G: 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 By_Ui6:D 4.4 插入输入面 62 ~Iu09t|a 4.5 运行模拟 63 t}FMBGo[ 4.6 预览最大值 65 9$ S,P| 4.7 绘制波导 69 tVcs r 4.8 指定输出波导的路径 69 eBV{B70k 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 5xHiq&d.E 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 yi?&^nX@9, 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 PS22$_} 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 $g};u[y 5.1 定义波导材料 75 p o`$^TB^+ 5.2 定义布局设置 76 kt#W~n 5.3 创建波导 76 w3Ohm7N[ 5.4 修改输入平面 77 ,H?p9L; qp 5.5 指定波导的路径 78 ]`XuE-Uh 5.6 运行模拟 79 `Vi:r9|P 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 iFA"m;$ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 dL`
+^E> 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 J4g;~#_19 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 |7$h@KF=S 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ]t3"0 6.2 定义布局结构 89 Mg$9'a"[\ 6.3 绘制并定位波导 91 's?F ip 6.4 生成布局脚本 95 GvOAs-$ 6.5 插入和编辑输入面 97 eNFUjDm 6.6 运行模拟 98 (<X dj^v 6.7 修改布局脚本 100 eLny-.i,7 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 MGzF+ln^U 7 应用预定义扩散过程 104 vWH>k+9&X 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Cpcd`y=IN 7.2 定义布局设置 106 ^^SfIK?p 7.3 设计波导 107 !f-o,RJ 7.4 设置模拟参数 108 He!!oKK> 7.5 运行模拟 110 H@ms43v\ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 i@Zj7#e* 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 h.;CL#s 7.8 添加一个新的轮廓 111 jPNfLwVkl: 7.9 创建上方的线性波导 112 ?ljod6 8 各向异性BPM 115 \cP'#jZz 8.1 定义材料 116 q'U5QyuC 8.2 创建轮廓 117 b
H_pNx81 8.3 定义布局设置 118 8M9\<k6 8.4 创建线性波导 120 0s""%MhFI 8.5 设置模拟参数 121 Ch9!AUiR 8.6 预览介电常数分量 122 Z3>xpw G 8.7 创建输入面 123 -3tBN*0+ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ;-GzGDc~0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 TrU@mYnE 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 .p(l+ 9.2 定义布局设置 130 ,nR8l 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 5Y=\~,%\oH 9.4 编辑输入平面 132 "q^'5p] 9.5 设置模拟参数 134 6QXQ<ah" 9.6 运行模拟 135 t}k'Ba3]:Y 10 电光调制器 138 kO_XyC4( 10.1 定义电解质材料 139 `L#?eQ{ 10.2 定义电极材料 140 hO.G'q$V 10.3 定义轮廓 141 F}(QKO* 10.4 绘制波导 144 G=HxD4l 10.5 绘制电极 147 #6sC&w3 10.6 静电模拟 149 1`]IU_) 1B 10.7 电光模拟 151 pptM&Y 11 折射率(RI)扫描 155 LDEW00zL 11.1 定义材料和通道 155 ` ]P5, 11.2 定义布局设置 157 /cC6qhkp% 11.3 绘制线性波导 160 :n9xH 11.4 插入输入面 160 ,/`E|eG1G 11.5 创建脚本 161 $7&l6~sMQ 11.6 运行模拟 163 !LIfeL.4h 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 2HGD{;6>v{ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 rk,1am:cg 12.1 定义材料 165 R:OU>HsdX 12.2 创建参考轮廓 166 $l,Zd6<1q 12.3 定义布局设置 166 O| J`~Lk 12.4 用户自定义轮廓 167 Lp`<L -s 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Cz@FZb8 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 /;NE]{K 13.1 定义材料 173 M2E87w 13.2 创建钛扩散轮廓 173 2Uv3_i< 13.3 定义晶圆 174 d&T6p&V$ 13.4 创建器件 175 [AX"ne#M* 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 )@bH" 13.6 定义电极区域 178 {jM<t 'l'
X^LMD
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