前 言
!uwZ%Uxz 50l!f7 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。
Ja@zeD)f" _R 6+bB$ 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。
ToVi; fi.[a8w:W 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。
8:)W!tr HpX ;:/I 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|, v==b.
2= 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。
v.Y?<=E+<d 6?C|pO 《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
n8dJ6"L<" +KzbaBK 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 -J<{NF
(WISf}[l; 目 录
*/7+pk( 1 入门指南 4
<V~B8C!) 1.1 OptiBPM安装及说明 4
ip`oL_c 1.2 OptiBPM简介 5
J:!m49fF 1.3 光波导介绍 8
]#fmih^ 1.4 快速入门 8
Q,f~7IVX 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
MN.h,^b 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
m 3Y@p$i5 2.2 定义布局设置 29
l[AQyR1+/ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
\Xr
Sn_p- 2.4 插入input plane 35
vo]!IY 2.5 运行模拟 39
/qd5{%: 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
FkH HTO 3 创建一个单弯曲器件 44
T{"[Ih3Mbl 3.1 定义一个单弯曲器件 44
@F-InfB8. 3.2 定义布局设置 45
4*D'zJsJ 3.3 创建一个弧形波导 46
EDA%qNd]j 3.4 插入入射面 49
,Hzz:ce 3.5 选择输出数据文件 53
jGSY$nt9 3.6 运行模拟 54
2&,jO+BqE@ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
%2;Nj;
J$ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
t4P`#,:8 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
4m:D8&D_M 4.2 定义布局设置 61
yd|ro G/ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
cEK<CV 4.4 插入输入面 62
-P.51q 4.5 运行模拟 63
=.48^$LWx 4.6 预览最大值 65
1o8C4?T& 4.7 绘制波导 69
VRs|"; 4.8 指定输出波导的路径 69
)z^NJ'v4( 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
s 0To^I 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
F%tV^$% 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
+e87/\5 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
]i:_^z)R 5.1 定义波导材料 75
DuMzK%
5.2 定义布局设置 76
N;q)[Dr 5.3 创建波导 76
q21l{R{Y 5.4 修改输入平面 77
QG=K^g 5.5 指定波导的路径 78
fjd)/Gg 5.6 运行模拟 79
YW2h#PV6_ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
w$DHMpW' 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
&e6!/y& 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
.nzN5FB
U 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
'N3)>!Y:8 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
&"?S0S>r! 6.2 定义布局结构 89
{ldt/dl~ 6.3 绘制并定位波导 91
RuGG3"| 6.4 生成布局脚本 95
.]e_je_ 6.5 插入和编辑输入面 97
]Zz.n5c 6.6 运行模拟 98
*>h|<|T' 6.7 修改布局脚本 100
#\8"d 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
pft-.1py 7 应用预定义扩散过程 104
c`@";+|r 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
U,K=(I7OBX 7.2 定义布局设置 106
hXh nJ 7.3 设计波导 107
P-/"sD 7.4 设置模拟参数 108
G}Ko*:fWS 7.5 运行模拟 110
9:P\)'y? 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
#g/m^8n?s 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
b Rc,Y< 7.8 添加一个新的轮廓 111
jU-aa+ 7.9 创建上方的线性波导 112
=4$ErwI_dm 8 各向异性BPM 115
B!
P/? 8.1 定义材料 116
#W&o]FAA3y 8.2 创建轮廓 117
TuEM 8.3 定义布局设置 118
{- &`@V 8.4 创建线性波导 120
&1Cs' 8.5 设置模拟参数 121
UiVGOQq 8.6 预览介电常数分量 122
"BVp37m;? 8.7 创建输入面 123
zW\s{ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
Gr 4v&Mz: 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
B
6z 'Q 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
OD9z7*E@ 9.2 定义布局设置 130
4l7
Ny\J 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
wBvVY3VQ^
9.4 编辑输入平面 132
Q:|W/RD~ 9.5 设置模拟参数 134
\_ 9.6 运行模拟 135
J?dLI_{< 10 电光调制器 138
e_|Z& 10.1 定义电解质材料 139
DJ DQH \& 10.2 定义电极材料 140
&=x4M]t9L 10.3 定义轮廓 141
Jt[,V*:# 10.4 绘制波导 144
\ @fKKb| 10.5 绘制电极 147
$C sE[+k1 10.6 静电模拟 149
@gfW*PNjlP 10.7 电光模拟 151
-pIz-* 11 折射率(RI)扫描 155
ggL/7I( 11.1 定义材料和通道 155
,<* I5: 11.2 定义布局设置 157
bU}v@Uk 11.3 绘制线性波导 160
3LT~-SvL 11.4 插入输入面 160
hPUAm6b; 11.5 创建脚本 161
J8!2Tt 11.6 运行模拟 163
8}m J)9<7 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
[{Jo(X 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
F3EAjO)ch 12.1 定义材料 165
Ps>:|j+ 12.2 创建参考轮廓 166
|$b8(g$s) 12.3 定义布局设置 166
~f(5l. 12.4 用户自定义轮廓 167
W~0rSVD$<z 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
y $\tqQ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
[B#XA}w 13.1 定义材料 173
)\#*~73 13.2 创建钛扩散轮廓 173
|y[I!JdR 13.3 定义晶圆 174
A4!X{qUT- 13.4 创建器件 175
J?w_DQa 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
C3{hf 13.6 定义电极区域 178
%*}rLn"? 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
. s9E
+1 13.8 运行模拟 182
zPa2fS8 13.9 创建脚本 184
?!P0UTe~ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
n2bhCd]j<b 14.1 理论背景 186
Ku l<Q< 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
`P;r[j" 14.3 生成脚本数据 190
} +}nrJv 14.4 导出散射数据 193
XnZ$%?$ 14.5 创建臂 194
%-blx)Pc 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
Ze~P6 14.7 加载两个臂的文件 200
SYYx>1;8` 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
`s}L3bR] 14.9 连接元件 202
q*UHzE:LI 14.10 运行模拟 203
\Nt
5TG_ 14.11 创建图以查看结果 204
\R<MQ#
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