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前 言 U`D.cEMfH ZX0ZN2 ] 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。 5V5E,2+
0 yB&+2 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。 QeYO)sc` H1(Zzn1 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。 =dyApR:' MX%D%}N 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。 5YlY=J qYHAXc}$ 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。 &^C<J NzmVQ-4 《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 nwk66o:| AHq;6cG 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Hnv{sND[ :>U2yI 目 录 YlW~ 1 入门指南 4 c$)Y$@D 1.1 OptiBPM安装及说明 4 6t0!a@t 1.2 OptiBPM简介 5 !$"DD[~\ 1.3 光波导介绍 8 SCClD6k=V 1.4 快速入门 8 gWo `i 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 W|K"0ab 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ?j^[7 2.2 定义布局设置 29 '/^bO# G: 2.3 创建一个MMI耦合器 31 9]AiaV9 2.4 插入input plane 35 a1;P2ikuK 2.5 运行模拟 39 ?=:wIMV
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 qRg^Bp'VD# 3 创建一个单弯曲器件 44 KgtMrT5<q 3.1 定义一个单弯曲器件 44 3"O)"/"Q. 3.2 定义布局设置 45 03ol!|X"9 3.3 创建一个弧形波导 46 VJ`c/EVIt 3.4 插入入射面 49 I$K? ,
3.5 选择输出数据文件 53 $EjM)
3.6 运行模拟 54 PiD%PBmUl 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 \#P>k;D 4 创建一个MMI星形耦合器 60 d,fX3 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 |=C&JA 4.2 定义布局设置 61 tZS-e6*S 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 En:.U9?X 4.4 插入输入面 62 E,I*E{nd9 4.5 运行模拟 63 s? /#8 ` 4.6 预览最大值 65 2IgTB|2 4.7 绘制波导 69 RbUhLcG5 4.8 指定输出波导的路径 69 box(FjrZE 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 E|ce[|2 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 $sDvE~f0n 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ?@U7tNI 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 xjHOrr
OQ 5.1 定义波导材料 75 Byf5~OC 5.2 定义布局设置 76 u<x2"0f 5.3 创建波导 76 oVPtA@ 5.4 修改输入平面 77 S/}6AX#F4 5.5 指定波导的路径 78 wYtL1D( 5.6 运行模拟 79 ,f`435R 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 VeixwGZ. 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 a+$WlG/x 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 / ,3,l^kZ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 HC0q_%j 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 O$}p}%%y7 6.2 定义布局结构 89 r<]Db&k
6.3 绘制并定位波导 91 CmaV> 6.4 生成布局脚本 95 Z:VqBqK 6.5 插入和编辑输入面 97 [KA&KI^hF 6.6 运行模拟 98 F+A"-k_\T# 6.7 修改布局脚本 100 UGuEZ-r 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 fsU6o4 7 应用预定义扩散过程 104 mzufl:-= 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 <3dmY= 7.2 定义布局设置 106 (pBOv:6 7.3 设计波导 107 Ha l,%W~e 7.4 设置模拟参数 108 Bl5*sfjG 7.5 运行模拟 110 Lpw9hj| 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 E#t;G:+A 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 YfBb=rN2s 7.8 添加一个新的轮廓 111 (Dr g 7.9 创建上方的线性波导 112 7cx~?xk <m 8 各向异性BPM 115 6QsH?!bu 8.1 定义材料 116 JcsJfTI 8.2 创建轮廓 117 Qq;` 9-&j 8.3 定义布局设置 118 TRwlUC3hQ 8.4 创建线性波导 120 0HUSN_3F 8.5 设置模拟参数 121 %}
WSw~X 8.6 预览介电常数分量 122 O5HK2Xg,C 8.7 创建输入面 123 ahi lp$v 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 P(I`^x 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ,1'9l)zP 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ~F8M_ 9.2 定义布局设置 130 \|2 0E51B[ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 SVsLu2tVY 9.4 编辑输入平面 132 Fj\}&H*+ 9.5 设置模拟参数 134 Ju3-ZFUS4 9.6 运行模拟 135 h^klP: Q 10 电光调制器 138 {UpHHH:X# 10.1 定义电解质材料 139 (vm&&a@ 10.2 定义电极材料 140 Js7(TFQE 10.3 定义轮廓 141 !'>(r K$ 10.4 绘制波导 144 ;K<e]RI;? 10.5 绘制电极 147 !@mV$nTA 10.6 静电模拟 149 yX%T-/XJ 10.7 电光模拟 151 `n%uvo}UT 11 折射率(RI)扫描 155 lqFDX
d 11.1 定义材料和通道 155 [r'PGx 11.2 定义布局设置 157 ' uvTOgP, 11.3 绘制线性波导 160 b_=$W 11.4 插入输入面 160 )i8Hdtn 11.5 创建脚本 161 N9LBji;nH 11.6 运行模拟 163 V@gweci 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ,"?h_NbF 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 @y%4BU&>0 12.1 定义材料 165 x`8rR;N! 12.2 创建参考轮廓 166 rU?sUm,ch 12.3 定义布局设置 166 0r?975@A 12.4 用户自定义轮廓 167 hwF9LD~^ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 @UCI^a~w 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 JmDi{B? 13.1 定义材料 173 E$5)]<p! < 13.2 创建钛扩散轮廓 173 X._skq 13.3 定义晶圆 174 4;anoqiG\ 13.4 创建器件 175 gL%%2 }$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ~hi \*W6jg 13.6 定义电极区域 178 );T0n 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 }{>)2S 13.8 运行模拟 182 \7W>3 13.9 创建脚本 184 z3!j>X_w 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 +a$'<GvP 14.1 理论背景 186 5\RTy}w3x 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 #clOpyT* 14.3 生成脚本数据 190 N@D]Q&;+(T 14.4 导出散射数据 193 Rh!B4oB4 14.5 创建臂 194 FEqs4<}E 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ^z&eD, 14.7 加载两个臂的文件 200 ~R7F[R 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 v ~|~&Dwq 14.9 连接元件 202 2xBIfmR^y 14.10 运行模拟 203 nY(>|! 14.11 创建图以查看结果 204 N{ L'Q0! 有兴趣可以扫码加微咨询 GE;S5X]X 3IXai)6U D^cv
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