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前 言 RO\gax DPe]daF 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。 d lH$yub d
{lP 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。 J
)BI:]m U]qav,^[ 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。 C7T(+Wd!, t<uYM 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。 1rw0sAuGy [\)oo 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。 3zuF{Q2P< ;S$Ll*f>D 《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 9L%I<5i Hx^!:kxk 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Y izE5[* c- $Gpa}M 目 录 XXmE+aI 1 入门指南 4 1`f_P$&Z_J 1.1 OptiBPM安装及说明 4 si1*Wt<3Bc 1.2 OptiBPM简介 5 L^kp8o^$ 1.3 光波导介绍 8 `T ^G^7& 1.4 快速入门 8 &zL#hBE 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 P#kGX(G9! 2.1 定义MMI耦合器材料 28 NX* O_/ 2.2 定义布局设置 29 t$&Qv) 2.3 创建一个MMI耦合器 31 S6nhvU: 2.4 插入input plane 35 u%|zc= 2.5 运行模拟 39 ,7]k fB 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 u'Q?T7 3 创建一个单弯曲器件 44 OL59e%X 3.1 定义一个单弯曲器件 44 3K/Df# 3.2 定义布局设置 45 $<@\-vYvr@ 3.3 创建一个弧形波导 46 j dut4 nFc 3.4 插入入射面 49 ~%w~-O2 3.5 选择输出数据文件 53 :@
uIxa$[ 3.6 运行模拟 54 <x%M3BTx 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 $BN15x0/:~ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 k@!r#`j3 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 2)iD4G` 4.2 定义布局设置 61 TDK@)mP 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 KM?1/KZ/~ 4.4 插入输入面 62 KV!<Oq 4.5 运行模拟 63 huFz97?y( 4.6 预览最大值 65 ul7o%Hs 4.7 绘制波导 69 qG8s;_G 4.8 指定输出波导的路径 69 iCG`3(xL 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ?4t-caK^u 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 2f, B$-# 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 8"'x)y 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 UgHf*m 5.1 定义波导材料 75 4|J[Jdj 5.2 定义布局设置 76 hP?fMW$V 5.3 创建波导 76 rp!
LP#* 5.4 修改输入平面 77 s}x>J8hK 5.5 指定波导的路径 78 bPD)D'Hs 5.6 运行模拟 79 Ry;$^.7% 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 q1Qje%9@t 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 (ClhbfzD 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 -mNQ;zI1 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 dZ2%S''\ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :1fagaPg 6.2 定义布局结构 89 =6nD0i9+ 6.3 绘制并定位波导 91 #mc!Wt10 6.4 生成布局脚本 95 }Ag|gF!_ 6.5 插入和编辑输入面 97 HB&
& 6.6 运行模拟 98 uK*|2U6t 6.7 修改布局脚本 100 /9ZcM]X B 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 X33v:9= 7 应用预定义扩散过程 104 S0w> hr 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`4j 7.2 定义布局设置 106 `"y`AY/N 7.3 设计波导 107 I=dGq;Jaz 7.4 设置模拟参数 108 kl7A^0Qrz 7.5 运行模拟 110 L ^Y3=1#"g 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 y%(X+E"n* 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 'w<BJTQIL 7.8 添加一个新的轮廓 111 )qM|3], 7.9 创建上方的线性波导 112 6vz1*\:H~ 8 各向异性BPM 115 -f>'RI95> 8.1 定义材料 116 e1 a*'T$z 8.2 创建轮廓 117 tm)*2lH6 8.3 定义布局设置 118 _vYzF+ 8.4 创建线性波导 120 0Qd%iP)6 8.5 设置模拟参数 121 8[5|_Eh+ 8.6 预览介电常数分量 122 O]=C#E{ 8.7 创建输入面 123 Ek .3 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 F|eu<^"$ H 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
IsYP0(L 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 E20&hc5 8 9.2 定义布局设置 130 \KM|f9-b 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 xfHyC'? 9.4 编辑输入平面 132 Ti= 3y497S 9.5 设置模拟参数 134 S ~|.&0"\ 9.6 运行模拟 135 T%I&txl 10 电光调制器 138 C ?7X"~~ 10.1 定义电解质材料 139 }B)jq`a?|\ 10.2 定义电极材料 140 } p'8w\C$ 10.3 定义轮廓 141 &4kM8Qh 10.4 绘制波导 144 -J$g(sikt 10.5 绘制电极 147 Eb@MfL 10.6 静电模拟 149 lizTRVBE 10.7 电光模拟 151 1r4,XSk 11 折射率(RI)扫描 155 :,F=w0O 11.1 定义材料和通道 155 ])$S\fFm 11.2 定义布局设置 157 XVUf,N, 11.3 绘制线性波导 160 S<oQ}+4[~ 11.4 插入输入面 160 *SZ>upg 11.5 创建脚本 161 o/JPYBhdl 11.6 运行模拟 163 rx:lKoOnB 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 :C%47qv 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 I'IB_YRL4 12.1 定义材料 165 7%CIt?Z% 12.2 创建参考轮廓 166 zqGYOm$r 12.3 定义布局设置 166 f5?hnt`m 12.4 用户自定义轮廓 167 Z=9dMND 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 i$O#%12l 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 QkX@QQT? 13.1 定义材料 173
%0v*n8 13.2 创建钛扩散轮廓 173 *i?.y*g 13.3 定义晶圆 174 H1Xov r 13.4 创建器件 175 D44I"TgqD 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 E^syrEz 13.6 定义电极区域 178 C4_t_N */U$sZQ) 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 s^PmnFR 13.8 运行模拟 182 @3 "DBJ 13.9 创建脚本 184 (46U|P(v 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 dofR)"<p,^ 14.1 理论背景 186 Y n>{4BZ># 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 7.|S>+Q 14.3 生成脚本数据 190 \UQ],+H 14.4 导出散射数据 193 Qa?QbHc 14.5 创建臂 194 tJ>d4A;8x 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ~~dfpW _" 14.7 加载两个臂的文件 200 '%O\E{h 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 r %xB8e9 14.9 连接元件 202 4`0;^K. 14.10 运行模拟 203 D[W}[r 14.11 创建图以查看结果 204 ST4(|K 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 )fR1n}#
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