前 言 k. NJ+ ~"\WV4}`v 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。
lWn}afI O#k eoC4 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。
!' 0PM[ "D'rsEh 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。
cMrO@=b; qj/Zk[ 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。
AmZW=n2^ `fOp>S^Q4 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。
po(pi| 9q+W>wt 《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
|~ytAyw 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 Zd'Yu{<_2N
w59q* 2 I4|"Ztw 目 录 @^<&LG5^ 1 入门指南 4
Uq @].3nf 1.1 OptiBPM安装及说明 4
$@vB<(sk 1.2 OptiBPM简介 5
XDAP[V 1.3 光波导介绍 8
/i dI- 1.4 快速入门 8
%gQUog 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
j
sD]v)LB 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
o:&8H>(hn] 2.2 定义布局设置 29
vcCNxIzEG 2.3 创建一个MMI耦合器 31
KLW>O_+ 2.4 插入input plane 35
<CB%e!~.9 2.5 运行模拟 39
^<Gxip 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
1V9A nzwX 3 创建一个单弯曲器件 44
gKcBx6G
Q 3.1 定义一个单弯曲器件 44
J[0 5T1 3.2 定义布局设置 45
c|(J%@B) 3.3 创建一个弧形波导 46
Lyf5Yf([- 3.4 插入入射面 49
+0)M1!gK 3.5 选择输出数据文件 53
%t$KVV 3.6 运行模拟 54
/E2P 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
~1E!Co 4 创建一个MMI星形耦合器 60
IdMwpru( 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
>kxRsiKV 4.2 定义布局设置 61
5Po:$( 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
b`$qKO 4.4 插入输入面 62
pg!MtuC} 4.5 运行模拟 63
sVBr6
!v= 4.6 预览最大值 65
ll1N`ke 4.7 绘制波导 69
`d^Q!QxE 4.8 指定输出波导的路径 69
\<(EV,m2 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
0e+#{k 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
9-V'U\}L 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
M 87CP=yc 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
m?4hEwQxf 5.1 定义波导材料 75
6Q\|8a 5.2 定义布局设置 76
|O6/p7+. 5.3 创建波导 76
S[2?,C<2= 5.4 修改输入平面 77
qjh k#\y 5.5 指定波导的路径 78
FNuE-_
5.6 运行模拟 79
~;]kqYIJ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
;/_htdj 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
]{#=WTp] 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
tc[z/ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
I*^t!+q$ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
@MVul_@6 6.2 定义布局结构 89
kS&>g 6.3 绘制并定位波导 91
6WT3-@d 6.4 生成布局脚本 95
_Y;tD 6.5 插入和编辑输入面 97
Z1I.f"XY 6.6 运行模拟 98
M49l2x=]9 6.7 修改布局脚本 100
K:jn^JN$ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
^\Z+Xq1~/ 7 应用预定义扩散过程 104
AEaN7[PQx| 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
qPD(D{,f$ 7.2 定义布局设置 106
#+p- 7.3 设计波导 107
gSw4\ R 7.4 设置模拟参数 108
,b&hLht 7.5 运行模拟 110
YC8IwyL' 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
jc )7FE 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
&z1U0uk 7.8 添加一个新的轮廓 111
>V?0#f45@ 7.9 创建上方的线性波导 112
lya},_WCq 8 各向异性BPM 115
h2T\%V_j 8.1 定义材料 116
aVHIU3 8.2 创建轮廓 117
tB"9%4]( 8.3 定义布局设置 118
s5{=lP 8.4 创建线性波导 120
+|d]\WlJ 8.5 设置模拟参数 121
Lo_+W1+ 8.6 预览介电常数分量 122
8ta@@h 8.7 创建输入面 123
#+l`tj4b/ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
\Z3K ~ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
ObEz 0Rj 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
*l{epum; 9.2 定义布局设置 130
QEf@wv;T 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
/ @"{u0 9.4 编辑输入平面 132
{eI'0== 9.5 设置模拟参数 134
~?Ky{jah:^ 9.6 运行模拟 135
L?ht^ H 10 电光调制器 138
KzO"$+M 10.1 定义电解质材料 139
K&%CeUa 10.2 定义电极材料 140
Rr%x;- 10.3 定义轮廓 141
i(;`x 10.4 绘制波导 144
YIg43Av 10.5 绘制电极 147
z/xPI)R[ 10.6 静电模拟 149
!2.BLJE> 10.7 电光模拟 151
;j/$%lC 11 折射率(RI)扫描 155
Y2QX< 11.1 定义材料和通道 155
M)+p H 11.2 定义布局设置 157
uOLShNo 11.3 绘制线性波导 160
9/{ zS3h3 11.4 插入输入面 160
>":xnX# 11.5 创建脚本 161
a24 AmoWx 11.6 运行模拟 163
uStAZ~b\ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
_C?Wk:Y@ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
)
yMrET
m 12.1 定义材料 165
Y /_CPY 12.2 创建参考轮廓 166
F!EiF&[\J 12.3 定义布局设置 166
D?1fY!C:r 12.4 用户自定义轮廓 167
I_v}}h{ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
UTyV6~ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
n_km]~ 13.1 定义材料 173
U[f00m5{HV 13.2 创建钛扩散轮廓 173
zVw5 (Tc 13.3 定义晶圆 174
;C$+8%P4 13.4 创建器件 175
j0mN4Ny 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
5F~l;zT 13.6 定义电极区域 178
":Tm6Nj [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td]
0,t%us/q 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
H"l4b4)N\ 13.8 运行模拟 182
vlbZ5 13.9 创建脚本 184
1]2]l*&3 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
< v] 14.1 理论背景 186
YkWHI(p 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
4kM/`g6?,q 14.3 生成脚本数据 190
w7?fJ")
14.4 导出散射数据 193
6Kpq~o 14.5 创建臂 194
>Dr(%z6CN 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
H\ejW@<;h 14.7 加载两个臂的文件 200
f+ceL'fr 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
)Wk_|zO- 14.9 连接元件 202
NAvR^"I~ 14.10 运行模拟 203
\s5Uvws 14.11 创建图以查看结果 204
V+ ("kz* |^1U<'oM# ]
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