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前 言 R {r0dK"_ )>)_>[ 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。 lA39$oJ ?Rl?Pp=> OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 /tno`su; Z\E 3i 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 `@{qnCNQ m7 !Fb
本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 A"V3g`dP DVYY1!j< 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 n>X vm+EzmO,! 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 V%pdXM5 snTj!rV/_ 上海讯技光电科技有限公司 t_YiF%}s ,\5]n&T;r 目 录 ,vQkvuz 1 入门指南 4 J=/|iW 1.1 OptiBPM安装及说明 4 RIUJ20PfYQ 1.2 OptiBPM简介 5 (jkjj7a 1.3 光波导介绍 8 P%smX`v 1.4 快速入门 8 wX7B&w8wV 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Q]7Q4U 2.1 定义MMI耦合器材料 28 f #414ja 2.2 定义布局设置 29 0[0</"K%1m 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Z94D<X" 2.4 插入input plane 35 &l%#OI}OE 2.5 运行模拟 39 4qjY,QJ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 6^['g-\2 3 创建一个单弯曲器件 44 dL")E|\\k 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Dw{C_e 3.2 定义布局设置 45 R+Ke|C 3.3 创建一个弧形波导 46 9Dd/g7 3.4 插入入射面 49 _y`'T;~OY 3.5 选择输出数据文件 53 94W9P't 3.6 运行模拟 54 SsafRK$ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 p`{9kH1m e 4 创建一个MMI星形耦合器 60 BZsw(l4/0' 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 A1\;6W: 4.2 定义布局设置 61 FFH-Kw, 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 }?>30+42: 4.4 插入输入面 62 /NLpk7r[\q 4.5 运行模拟 63 9 VkuYm,3 4.6 预览最大值 65 ,Mc}U9)F 4.7 绘制波导 69 l4u`R(!n5 4.8 指定输出波导的路径 69 av
wU)6L 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 qX:54$t 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 9ZG.%+l 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 vC\]7]mC 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 1h]Dc(Oc#= 5.1 定义波导材料 75 M&@9B)|= 5.2 定义布局设置 76 t ba%L 5.3 创建波导 76 XXmtpM8 5.4 修改输入平面 77 ZWmmFKFG. 5.5 指定波导的路径 78 Wuye:b! 5.6 运行模拟 79 hig^ovF 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Pp3tEZfE 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 sKjg)3Sl 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 MsX`TOyO! 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ]=q?=%H 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 *;+lF 6.2 定义布局结构 89 PWL Mux 6.3 绘制并定位波导 91 )F]E[sga 6.4 生成布局脚本 95 D4n~2] 6.5 插入和编辑输入面 97 R$(,~~MH 6.6 运行模拟 98 6P? 6.7 修改布局脚本 100 .'+Tnu(5q 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Hc^b}A y7 7 应用预定义扩散过程 104 qN+ ngk,: 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 $}W=O:L+D 7.2 定义布局设置 106 5x4JDaG2 7.3 设计波导 107 #12PO q 7.4 设置模拟参数 108 +n^$4f 7.5 运行模拟 110 Lc+wS@ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 K!HSQ,AC 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 gGe `w 7.8 添加一个新的轮廓 111 +UHf&i/3 7.9 创建上方的线性波导 112 3HFsR) 8 各向异性BPM 115 #=7~.Y 8.1 定义材料 116 }I,]"0b 8.2 创建轮廓 117 2HkP$;lED 8.3 定义布局设置 118 e][U ; 8.4 创建线性波导 120 mm\J]Cc` 8.5 设置模拟参数 121 lkFv5^% 8.6 预览介电常数分量 122 ?$pp% 8.7 创建输入面 123 q%Obrk 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 GvF~h0wMt 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 MBXumc_g 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 yXR$MT+ ~ 9.2 定义布局设置 130 :s$ rD 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 l>7`D3 9.4 编辑输入平面 132 "ln(EvW 9.5 设置模拟参数 134 @aY 8VL7C0 9.6 运行模拟 135 k1_f7_m 10 电光调制器 138 gI'4g ZH 10.1 定义电解质材料 139 =+'4u 10.2 定义电极材料 140 MY4cMMjp~ 10.3 定义轮廓 141 /*`u(d2g 10.4 绘制波导 144 `kVy1WiY 10.5 绘制电极 147 FJp~8
x= 10.6 静电模拟 149 l`~*"4|/ 10.7 电光模拟 151 vv"_u=H 11 折射率(RI)扫描 155 +P6q
wh\v 11.1 定义材料和通道 155 !d&K,k 11.2 定义布局设置 157 o.keM4OQ 11.3 绘制线性波导 160 UOy`N~\gh+ 11.4 插入输入面 160 x =5k74 11.5 创建脚本 161 k)1K6ug 11.6 运行模拟 163 F%+/j5~^ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 $cSrT)u: 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 %'%ej^s-R 12.1 定义材料 165 go@UE2qw 12.2 创建参考轮廓 166 0}PW<lU- 12.3 定义布局设置 166 ] 06LNE 12.4 用户自定义轮廓 167 liA)|.H 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 !G90oW 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 nQa5e_q!u 13.1 定义材料 173 5 nkx8JJ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 q+>{@tP9 13.3 定义晶圆 174 cuB~A8H#} 13.4 创建器件 175 V&eti2&zO 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 m`}!
dBi 13.6 定义电极区域 178 0;#%KC, R/Mwq#xUb 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 "<Dn%r 13.8 运行模拟 182 e>#*$4tg 13.9 创建脚本 184 &<_*yl p 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 m$NBG w 14.1 理论背景 186 |ITp$_S 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 p&>*bF, 14.3 生成脚本数据 190 hJ (Q^Z 14.4 导出散射数据 193 N&]v\MjI62 14.5 创建臂 194 kn^RS1m 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 rh5R kiF~ 14.7 加载两个臂的文件 200 E5~HH($b 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 JN .\{ Y 14.9 连接元件 202 'nz;|6uC 14.10 运行模拟 203 0~iC#lHO 14.11 创建图以查看结果 204 }/nbv;)
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