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前 言 j5HOdy2 )1i)I?m 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。 zf S<X BF@VgozW 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。 "xO`&a{ +_ G'FD 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。 <T&$1 m{ ~\kRW6 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。 SBF3\ 4u&l@BUr 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。 nh8h?&q| ;x7SY;0* 《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 3NJH"amk TfxKvol' 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 !C+25vup onmO>q* 目 录 vLC&C-f 1 入门指南 4 hFjW.~B 1.1 OptiBPM安装及说明 4 r94BEC 2 1.2 OptiBPM简介 5 [AGm%o=) 1.3 光波导介绍 8 I2/wu(~> 1.4 快速入门 8 }@#eD 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 iy4JI,-W 2.1 定义MMI耦合器材料 28 zZ wD)p?_g 2.2 定义布局设置 29 vTP_vsdeG 2.3 创建一个MMI耦合器 31 \:#b9t{B- 2.4 插入input plane 35 h?O-13v 2.5 运行模拟 39 <37vWK1+ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 nDo|^{!L` 3 创建一个单弯曲器件 44 q<UqGj7#
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~cez+VQe 3.2 定义布局设置 45 \"*l:x-u 3.3 创建一个弧形波导 46 ILpB:g 3.4 插入入射面 49 1`uIjXr( 3.5 选择输出数据文件 53 !hc7i=V? 3.6 运行模拟 54 aL`pvsnF 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <)&ykcB 4 创建一个MMI星形耦合器 60 {.2C>p 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 uu/MXID 4.2 定义布局设置 61 }s|v-gRM{ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 )I<.DN& 4.4 插入输入面 62 T]myhNk 4.5 运行模拟 63 2sTyuH. 4.6 预览最大值 65 {u1t.+
4.7 绘制波导 69 ,=ICSS~9l 4.8 指定输出波导的路径 69 ?+!KucTF
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 l)|CPSN?w 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 -cW5v
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 WV6vM()#!C 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ^1g6(k' 5.1 定义波导材料 75 w9oiu$7), 5.2 定义布局设置 76 $M8'm1R9 5.3 创建波导 76 r9%W?fEBp 5.4 修改输入平面 77 l5MxJ>?4%B 5.5 指定波导的路径 78 2#&K3v 5.6 运行模拟 79 W,<Vr2J[ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Md~mI8 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Z4e?zY 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 RDZq(rKc 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 eMF%!qUr 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 EbW7Av 6.2 定义布局结构 89 (&B &
V 6.3 绘制并定位波导 91 x|Ei_hI- 6.4 生成布局脚本 95 J^W.TM&q$, 6.5 插入和编辑输入面 97 oYF8:PYB 6.6 运行模拟 98 qle\c[UM5 6.7 修改布局脚本 100 <O*q;&9 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 AiyjrEa% 7 应用预定义扩散过程 104 *7R3EUUk 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 5GY%ZRHh 7.2 定义布局设置 106 lH6t d 7.3 设计波导 107 (;n|>l?* 7.4 设置模拟参数 108 h8h4)>: 7.5 运行模拟 110 ]EK"AuEz` 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 !At _^hSqz 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Qj=l OhM 7.8 添加一个新的轮廓 111 *n*OVI8L 7.9 创建上方的线性波导 112 tQ)8HVKF 8 各向异性BPM 115 kgQEg)A]!x 8.1 定义材料 116 +-oXW>`& 8.2 创建轮廓 117 p;p G@Vg 8.3 定义布局设置 118 USbiI% 8.4 创建线性波导 120 xJ3#k; 8.5 设置模拟参数 121 kxdLJ_ 8.6 预览介电常数分量 122 a"v D+r7Ol 8.7 创建输入面 123 dRu@5
:BP 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 /0r2v/0 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 )sL:iGU 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 hVlL"w*1 9.2 定义布局设置 130 x,>=X`T 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 !Khsx 9.4 编辑输入平面 132 $0wl=S 9.5 设置模拟参数 134 c)lK{DC 9.6 运行模拟 135 o~}q@]] 10 电光调制器 138 MAR;k?d 10.1 定义电解质材料 139 [Ea5Bn;~! 10.2 定义电极材料 140 &
IDF9B 10.3 定义轮廓 141 rdC(+2+Ay 10.4 绘制波导 144 B@F 1!8l
10.5 绘制电极 147 jem$R/4" 10.6 静电模拟 149 9<Bf5d
10.7 电光模拟 151 weu'<C 11 折射率(RI)扫描 155 0zEn`rq& 11.1 定义材料和通道 155 @^P=jXi< 11.2 定义布局设置 157 w,l1&=d 11.3 绘制线性波导 160 9M7{.XR, 11.4 插入输入面 160 $EtZ5?qS 11.5 创建脚本 161 h)YqC$A-s 11.6 运行模拟 163 !WY@)qlf 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 iWvgCm4 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 0nl)0|?Az 12.1 定义材料 165 3wr~P 12.2 创建参考轮廓 166 aMHIOA%Kh 12.3 定义布局设置 166 Ek4aC3 12.4 用户自定义轮廓 167 p?!]sO1l 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 bFTWuM 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ;[6u79;I 13.1 定义材料 173 *+J&ebSTN 13.2 创建钛扩散轮廓 173 G?[#<W@+ 13.3 定义晶圆 174 O|OPdD 13.4 创建器件 175 N),Zb^~nw 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 <H 3}N! 13.6 定义电极区域 178 ;hKn$' ' *|4~
0w 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 bG5c~ 13.8 运行模拟 182 AQFx>:in 13.9 创建脚本 184 }XAoMp 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 '[A>eC++ 14.1 理论背景 186 Bd7A-T)q! 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 yP"_j&ef7 14.3 生成脚本数据 190 \F<]l6E 14.4 导出散射数据 193 eDy}_By^ 14.5 创建臂 194 Nl(Aa5:! 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 HDC`g 14.7 加载两个臂的文件 200 H%/$Rqg 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 `yxk
Sb 14.9 连接元件 202 W58\V 14.10 运行模拟 203 #7g~Um%p 14.11 创建图以查看结果 204 0">#h 有兴趣可以扫码加微联系 k|BEAdQ%M 5v?6J#]2 myXp]=Sb?
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