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前 言 =OfU#i"c MV
+R $ 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。 #p&&w1 -c-af%xD 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。 _Gs*4: 3sG7G:4 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。 Oop5bg @P=St\;VP 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。 Yhdt"@;.. ' =MaO@ @ 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。 <@i.~EL
Y g>W.wA 《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 z'@j9vT ^0"^Xk* 上海讯技光电科技有限公司 1'ne[@i^/ i`[5%6\"& 目 录 C!Cg.^; 1 入门指南 4 7sP;+G 1.1 OptiBPM安装及说明 4 |GuIp8~ 1.2 OptiBPM简介 5 is=sV:j: 1.3 光波导介绍 8 5G .Fi21
b 1.4 快速入门 8 %Q]u_0P* 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 WrK!]17or 2.1 定义MMI耦合器材料 28 DxjD/?R8 2.2 定义布局设置 29 bqugo 2.3 创建一个MMI耦合器 31 aE}1~` 2.4 插入input plane 35 mk>L:+ 2.5 运行模拟 39 2p\CCzw 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 blxAy 3 创建一个单弯曲器件 44 e$F]t*)Xa 3.1 定义一个单弯曲器件 44 n8(B%KF 3.2 定义布局设置 45 y*2R#jTA 3.3 创建一个弧形波导 46 z0J$9hEg89 3.4 插入入射面 49 6BIP;, M= 3.5 选择输出数据文件 53 d,=Kv 3.6 运行模拟 54 rkhQoYZ[ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 xe^*\6Y 4 创建一个MMI星形耦合器 60 CU=}]Y 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 \)'nxFKqV 4.2 定义布局设置 61 }* iag\ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 =PHl|^ 4.4 插入输入面 62 &tY3nr 4.5 运行模拟 63 ;9r
Z{'i+| 4.6 预览最大值 65 [vki^M5i|Z 4.7 绘制波导 69 u#5/s 8 4.8 指定输出波导的路径 69 v-6"*EP 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 /UeLf$%ZW 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 -1Y9-nn[m 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 a] :tn:q 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 VlKy6PSIg 5.1 定义波导材料 75 #!p=P<4M
5.2 定义布局设置 76 x_1JQDE 5.3 创建波导 76 L'{;V\d 5.4 修改输入平面 77 4GJ1P2 5.5 指定波导的路径 78 ={' "ATX(U 5.6 运行模拟 79 zb9^ii$g 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 RAR0LKGX 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 j`^':! 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 :PtpIVAosg 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 %VYQz)yW 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 *D`qcv 6.2 定义布局结构 89 E/cA6*E[.< 6.3 绘制并定位波导 91 !mFo:nQ)} 6.4 生成布局脚本 95 D^Dm, - 6.5 插入和编辑输入面 97 >Bp%~8f 6.6 运行模拟 98 L/(e/Jalg 6.7 修改布局脚本 100 !-
f>*|@ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 PpMZ-f@ 7 应用预定义扩散过程 104 N_<sCRd]9 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Z+ubc"MVb 7.2 定义布局设置 106 )gdv! 7.3 设计波导 107 *ggTTHy 7.4 设置模拟参数 108 WrbDB-uM 7.5 运行模拟 110 oR}ir 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 "?,3O2t 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 1!/+~J[# 7.8 添加一个新的轮廓 111 w?ssV 7.9 创建上方的线性波导 112 9[DQ[bL 8 各向异性BPM 115 )6)|PzMQ' 8.1 定义材料 116 BOJh-(>I 8.2 创建轮廓 117 TRz~rW
k 8.3 定义布局设置 118 tW5\Ktjno 8.4 创建线性波导 120 _dqjRhu 8.5 设置模拟参数 121 `XYT:' 8.6 预览介电常数分量 122 ';V(sRU@ 8.7 创建输入面 123 i]GBu 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Gb61X6 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 jIE>t5 fy 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 K-wjQ|*1 9.2 定义布局设置 130 ~J2-B2S! 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Z_' %'&Y 9.4 编辑输入平面 132 o^RdVSkU; 9.5 设置模拟参数 134 n ! qm 9.6 运行模拟 135 $}oQ=+c5 10 电光调制器 138 5X&<+{bX 10.1 定义电解质材料 139 o!mfd}nG 10.2 定义电极材料 140 :{4G=UbAI 10.3 定义轮廓 141 D{o1G?A 10.4 绘制波导 144 iM2
EEC 10.5 绘制电极 147 `'Ta=kd3 10.6 静电模拟 149 4 E3@O 10.7 电光模拟 151 {+c/$4< 11 折射率(RI)扫描 155 j-gLX 11.1 定义材料和通道 155 |}Mkn4 11.2 定义布局设置 157 =\4w" /Y 11.3 绘制线性波导 160 *B}vYX 11.4 插入输入面 160 oE#HI2X 11.5 创建脚本 161 z+" :,# 11.6 运行模拟 163 JoW*)3Z 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Oi
BK 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 u-UUF 12.1 定义材料 165 1@)]+* F*z 12.2 创建参考轮廓 166 N["c*=x 12.3 定义布局设置 166 !P@u4FCs 12.4 用户自定义轮廓 167 mMN oR] 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 EfDo%H^!j 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ,_NO[+5U 13.1 定义材料 173 W}L=JJo}, 13.2 创建钛扩散轮廓 173 K'?ab 0 13.3 定义晶圆 174 Jr17pu(t 13.4 创建器件 175 /bCrpcH 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 b@YSrjJ 13.6 定义电极区域 178 ]`m|A1( +Yi=Wo/ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 [&NF0c[i 13.8 运行模拟 182 :@:R4Ac 13.9 创建脚本 184 AL|fL 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 J=zZGd% 14.1 理论背景 186 ?9?0M A<[i 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 DVSYH{U4 14.3 生成脚本数据 190 AZl=w`;/O% 14.4 导出散射数据 193 $6y1';A 14.5 创建臂 194 Z?nMt 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 o{-PT' 14.7 加载两个臂的文件 200 }1R k]$XC 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 |{9"n<JW 14.9 连接元件 202 ?R,^prW{ 14.10 运行模拟 203 0eQ5LG?) 14.11 创建图以查看结果 204 $oxPmELtpe (^Nf;E 有兴趣可以扫码加微联系 #v&&GuF
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