前 言
&-EyM*:u! {Sd@u$& 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。
`R4W4h'I xEd#~`Jmr 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。
e8WPV aufcd57 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。
g7E`;&f g4BwKENM 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。
7LyV`6{70 *g/I&'^ 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。
pn ~/!y BP7<^`i& 《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
>X@.f1/5X [4V|UvKz 上海讯技光电科技有限公司
HnH2u; 2021年4月
M8^ziZY zD#+[XI]K 目 录
(_s!,QUe 1 入门指南 4
jS5t?0 1.1 OptiBPM安装及说明 4
AOvH&9** 1.2 OptiBPM简介 5
+E""8kW- Z 1.3 光波导介绍 8
9fr&Yb=_o@ 1.4 快速入门 8
g:@Cg.q8 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
]8q%bsl+ 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
J\Oc]gi\L 2.2 定义布局设置 29
%>x0*T$$ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
!'6J;Fb# 2.4 插入input plane 35
2_ZHJ,r 2.5 运行模拟 39
U3VsMV*Y 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
6832N3= 3 创建一个单弯曲器件 44
H7cRWB 3.1 定义一个单弯曲器件 44
YA/H;707l 3.2 定义布局设置 45
DI"dY
ug# 3.3 创建一个弧形波导 46
R, (+NT$ 3.4 插入入射面 49
:">~(Rd ZH 3.5 选择输出数据文件 53
e2VL/>y` 3.6 运行模拟 54
FrE/K_L 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
lzQ&)7` 4 创建一个MMI星形耦合器 60
plz=G}Y 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
[3bwbfHhi 4.2 定义布局设置 61
*SAcH_I2$> 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
m-pIFL<^N 4.4 插入输入面 62
g'l7Jr3 4.5 运行模拟 63
KlSY^(kHR 4.6 预览最大值 65
[))2u:tbS\ 4.7 绘制波导 69
*<
SU_dAh 4.8 指定输出波导的路径 69
%Tm'aY" 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
S+E3;' H 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
0 ^-b} 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
iR4,$Nn> 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
OkO@BWL 5.1 定义波导材料 75
36D,el In 5.2 定义布局设置 76
"}azC|:5 5.3 创建波导 76
EzY
scX.[ 5.4 修改输入平面 77
s#8{:ko 5.5 指定波导的路径 78
fSb@7L 5.6 运行模拟 79
WY ^K7U 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
H"Em|LX^ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
h?O%XnD 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
h11bK'TIv 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
;-P:$zw9c 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
G#=b6DB 6.2 定义布局结构 89
:d/:Ga5v! 6.3 绘制并定位波导 91
NIcNL(] 6.4 生成布局脚本 95
,1 9" [:WN 6.5 插入和编辑输入面 97
DW;.R<8 6.6 运行模拟 98
D/!G]hx 6.7 修改布局脚本 100
(l,YI"TzT 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
HoQ(1e$G- 7 应用预定义扩散过程 104
DyV[+P 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
#on fac- 3 7.2 定义布局设置 106
{~
vPq 7.3 设计波导 107
1,sO =p)Yg 7.4 设置模拟参数 108
m:o$|7r 7.5 运行模拟 110
(4/`@;[ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
]&%X(jWyn 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
Wug ?CFX+T 7.8 添加一个新的轮廓 111
[O =)FiY- 7.9 创建上方的线性波导 112
os0"haOI9h 8 各向异性BPM 115
ckkM)|kK 8.1 定义材料 116
Lw78v@dY 8.2 创建轮廓 117
=I*ZOE3n 8.3 定义布局设置 118
tLGwF3e$A 8.4 创建线性波导 120
n$VPh/ 8.5 设置模拟参数 121
Nl>b'G96 8.6 预览介电常数分量 122
-
&LZle&M 8.7 创建输入面 123
2LK*Cv[ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
{Eb2<;1o{ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
Sr-^faL 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
>!WBlSy 9.2 定义布局设置 130
AFnlt 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
"B{xC}Tw 9.4 编辑输入平面 132
(]uoN4 9.5 设置模拟参数 134
S+=@d\S}" 9.6 运行模拟 135
QrRCsy70 10 电光调制器 138
N =}Z# 10.1 定义电解质材料 139
!!Gi.VL 10.2 定义电极材料 140
dXy"yQ>{ 10.3 定义轮廓 141
BB}iBf I' 10.4 绘制波导 144
:=fHPT 10.5 绘制电极 147
.*..pf|/ 10.6 静电模拟 149
TEy.zzt 10.7 电光模拟 151
S| ?--vai_ 11 折射率(RI)扫描 155
E;*TRr>< 11.1 定义材料和通道 155
+R jD\6bJb 11.2 定义布局设置 157
mCP +7q7 11.3 绘制线性波导 160
J};,%q_ 11.4 插入输入面 160
%1l80Z 11.5 创建脚本 161
YRX2^v ^[ 11.6 运行模拟 163
k{&E}:A 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
M;@03 x W 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
3B]+]e~ 12.1 定义材料 165
LGue=Hkp 12.2 创建参考轮廓 166
)HiTYV)]' 12.3 定义布局设置 166
-|UX}t* 12.4 用户自定义轮廓 167
[UrS%]OSR 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
:'Kx?Es 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
*" +cP! 13.1 定义材料 173
l3
Bc
g 13.2 创建钛扩散轮廓 173
_z6u^#Si 13.3 定义晶圆 174
I>\?t4t 13.4 创建器件 175
B~?Q. <M 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
Aba%Gh 13.6 定义电极区域 178
R-0Ohj 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
"PP0PL^5F 13.8 运行模拟 182
" ~hj B 13.9 创建脚本 184
J:!Gf^/) 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
Z4tq&^ :c= 14.1 理论背景 186
jtJ8r5j 1 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
}Bg<Fm 14.3 生成脚本数据 190
[Cr~gd+q 14.4 导出散射数据 193
--hnv/AjI 14.5 创建臂 194
UjK&`a;V 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
LU=)\U@Q 14.7 加载两个臂的文件 200
{:j!@w 3 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
V'4}9J 14.9 连接元件 202
"+Yn;9 14.10 运行模拟 203
_\6(4a`, 14.11 创建图以查看结果 204
(M?Q9\X 有兴趣扫码加微咨询
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