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前 言 wMCg`rk -(
p%+` 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。 T_Tu>wQX F5x*#/af 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。 F68eI%Y b?`2LAgn 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。 s&VsK# M-h+'G 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。 m0^ "fMV J7",fb 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。 iQ
Xlz]' (S W6?5 《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 Am@Ta "2 *Lz'<=DLoW 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 pEcYfj3M yN`hW&K 目 录 qVfn(rZ 1 入门指南 4 D%3$"4M7! 1.1 OptiBPM安装及说明 4 64U|]gd$ 1.2 OptiBPM简介 5 D
ON.)F 1.3 光波导介绍 8 lFtEQ '} 1.4 快速入门 8 !$1qnsz 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 AC
<2.i_ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 :t`W&z41 2.2 定义布局设置 29 I>nYI|o1 2.3 创建一个MMI耦合器 31 V]J"v#!{ 2.4 插入input plane 35 7)<Ib
j<M 2.5 运行模拟 39 q
6UZ`9&z 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 u(1m#xr8$ 3 创建一个单弯曲器件 44 Jy}~ZY 3.1 定义一个单弯曲器件 44 R2~y<^.V`Y 3.2 定义布局设置 45 3t+{~{Dj 3.3 创建一个弧形波导 46 m_Ed[h/I 3.4 插入入射面 49 6p)&}m9! 3.5 选择输出数据文件 53 N{g7 3.6 运行模拟 54 hY{4_ie=8 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 N`IXSE 4 创建一个MMI星形耦合器 60 \H>T[ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 /q>ExXsEC 4.2 定义布局设置 61 AKjobA# 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 nkPlfH 4.4 插入输入面 62 +~G:z|k 4.5 运行模拟 63 \; '#8 4.6 预览最大值 65 g,WTXRy 4.7 绘制波导 69 -eK0 +beQ 4.8 指定输出波导的路径 69 5|eX@?QF58 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 3 $%#n* 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 VFZyWX@#u 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ~b#<HG\,, 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 0B9FPpx? : 5.1 定义波导材料 75 'q;MhnU+ 5.2 定义布局设置 76 'qiAmaX 5.3 创建波导 76 rU9")4sQ 5.4 修改输入平面 77 um$U3'0e 5.5 指定波导的路径 78 dkEbP*yXg 5.6 运行模拟 79 L''VBY"? 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 8g{Mv#b% 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 cu5}( 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 8d'/w}GV 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 UGM:'xa<T 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
MwQtf(_ 6.2 定义布局结构 89 &/^p:I 6.3 绘制并定位波导 91 y=\&z&3$ 6.4 生成布局脚本 95 4Yok,< 6.5 插入和编辑输入面 97 a>4q"IT6 6.6 运行模拟 98 rusM]Z 6.7 修改布局脚本 100 -,/6 Wn'j 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 LC=M{\ 7 应用预定义扩散过程 104 tq}sedYhee 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 n)a/pO_ 7.2 定义布局设置 106 )ZLj2H < 7.3 设计波导 107 GBg 7.4 设置模拟参数 108 fuHNsrNlm 7.5 运行模拟 110 K($+ILZ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 dMjQV& 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 2<0".5+I 7.8 添加一个新的轮廓 111 P;y!Y/$ C 7.9 创建上方的线性波导 112 ^|h_[> 8 各向异性BPM 115 3VMaD@nYa 8.1 定义材料 116 @/As|) 8.2 创建轮廓 117 1=+S'_j 8.3 定义布局设置 118 U"@p3$2QW 8.4 创建线性波导 120 l#ct;KZ 8.5 设置模拟参数 121 @fo(#i& 8.6 预览介电常数分量 122 T<nK/lp1t 8.7 创建输入面 123 ^o Ds*F 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 !T)_(}|6} 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 jZ5ac=D&I 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 SI6?b1;-:F 9.2 定义布局设置 130 2XBHo ( 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 dwvc;f- 9.4 编辑输入平面 132 8KR17i1 9.5 设置模拟参数 134 >W/mRv& 9.6 运行模拟 135 "\9beK:l 10 电光调制器 138 9P
<1/W! 10.1 定义电解质材料 139 'dQGb-<_< 10.2 定义电极材料 140 yoq-H+< 10.3 定义轮廓 141 eUa:@cA 10.4 绘制波导 144 ~Odclrs 10.5 绘制电极 147 hP[/xe 10.6 静电模拟 149 2"
v{ 10.7 电光模拟 151 c2GTN " 11 折射率(RI)扫描 155 Ygfy;G% 11.1 定义材料和通道 155 ~|{e"!(} 11.2 定义布局设置 157 ]B&jMj~y& 11.3 绘制线性波导 160 k+@ :+RL 11.4 插入输入面 160 I)%bOK] 11.5 创建脚本 161 I)3LJK
11.6 运行模拟 163 fWg3gRI 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 XI ><;# 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #cD$
DA 12.1 定义材料 165 =y?Aeqq\fl 12.2 创建参考轮廓 166 f0g_Gn $ 12.3 定义布局设置 166 a(-t"OL\ 12.4 用户自定义轮廓 167 SZxnYVY 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 NSx-~) 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 vl s+E o] 13.1 定义材料 173 qw|B-lT{: 13.2 创建钛扩散轮廓 173 [e|9%[.V 13.3 定义晶圆 174 *gwo.s 13.4 创建器件 175 6: R1jF*eG 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 FhEfW7]0, 13.6 定义电极区域 178 $G/p[JG6- 'vZWkeo 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 =.`e4}u \X 13.8 运行模拟 182
(w<llb`] 13.9 创建脚本 184 ~WmA55 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 (G>g0(;D- 14.1 理论背景 186 |hvclEu, 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 >n&+<06 14.3 生成脚本数据 190 j3?@p5E( 14.4 导出散射数据 193 >IKIe 14.5 创建臂 194 &]KA%Db2 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 &6\E'bBt 14.7 加载两个臂的文件 200 y]k{u\2A 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 r/+~4W5
14.9 连接元件 202 |t58n{V.O 14.10 运行模拟 203 @C~gU@F 14.11 创建图以查看结果 204 Lp{uA4:=K eN TKX @# p{,L QQ:2987619807 *@ S+J$
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