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前 言 0 9*?'^s4 l`AA<Rj*O- 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。 4p`z%U~=u IeE6?!,) 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。 th|TwD&mO Oj.xJ(uX+v 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。 uy=E92n3 =xHzhh 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。 4:XVu ;8<lgZ9H< 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。 |f"1I4Kg Ns`:= 《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 %@[ ~s,6< dIvvJk8 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 zzyD'n7D -gLU>I7wV 目 录 zB)wYKwZ 1 入门指南 4 I~U;M+n*y 1.1 OptiBPM安装及说明 4 i.>d#S 1.2 OptiBPM简介 5 >`.$Tyw 1.3 光波导介绍 8 EoHrXv 1.4 快速入门 8 IgtTYxI 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 fhQ}Z%$ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 hk+"c^g:j< 2.2 定义布局设置 29 'fY(
Vm 2.3 创建一个MMI耦合器 31 UNKXfe(X9 2.4 插入input plane 35 JAcNjzL 2.5 运行模拟 39 q#1CmKt4R 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 tp=/f
!bv 3 创建一个单弯曲器件 44 Yu9.0A_) : 3.1 定义一个单弯曲器件 44 $8Y|&P 3.2 定义布局设置 45 6ALUd^ 3.3 创建一个弧形波导 46 4>I;^LHn 3.4 插入入射面 49 PsoW:t 3.5 选择输出数据文件 53 nM&UdKf3 3.6 运行模拟 54 Sc3 B*. 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 /c-%+Xd 4 创建一个MMI星形耦合器 60 8AVG pL 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 O2>W#7 4.2 定义布局设置 61 u}IQ)Ma 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 i?pC[Ao-_ 4.4 插入输入面 62 V(6ovJpA0 4.5 运行模拟 63 LDv>hzo 4.6 预览最大值 65 +%RB&:K7, 4.7 绘制波导 69 v?(9ZY] 4.8 指定输出波导的路径 69 8n)3'ok 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ,*'aH z 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 *Wz\FixP0 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ?o6\>[O 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ?>o|H-R~5Z 5.1 定义波导材料 75 kv'gs+,e 5.2 定义布局设置 76 Y!L<&
sl 5.3 创建波导 76 p*S;4+># 5.4 修改输入平面 77 : yC|Q) 5.5 指定波导的路径 78 07tSXl5! 5.6 运行模拟 79 W8{zV_TBm 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 )MJy 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 /A~+32B 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 h|t\rV^ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 /N82h`\n 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 AT]Ty 6.2 定义布局结构 89 iKN800^u 6.3 绘制并定位波导 91 BY^5z<^. 6.4 生成布局脚本 95 >n^[-SWJCT 6.5 插入和编辑输入面 97 $y&1.caMa 6.6 运行模拟 98 -$m?ShDd 6.7 修改布局脚本 100 hz_F^gF 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 N:Zf4 7 应用预定义扩散过程 104 5uufpvah 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 *<nfA} 7.2 定义布局设置 106 Fq9>t/Zj 7.3 设计波导 107 `OmYz{*r 7.4 设置模拟参数 108 fKZgAISF 7.5 运行模拟 110 [e+$jsPl 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 ;\1J<b1 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 mjz<,s`D 7.8 添加一个新的轮廓 111 r 2L=gI 7.9 创建上方的线性波导 112 GBsM?A: 8 各向异性BPM 115 ;BMm47< 8.1 定义材料 116 /i)1BaF 8.2 创建轮廓 117 YKsc[~
h 8.3 定义布局设置 118 ^U4|TR6mub 8.4 创建线性波导 120 _z3YB 8.5 设置模拟参数 121 _{5t/^w&! 8.6 预览介电常数分量 122 rv?d3QqIC 8.7 创建输入面 123 Ho:X.Z9A^ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 {b6g!sE 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 j,/t<@S> 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 |6.1uRF E2 9.2 定义布局设置 130 3qc o2{nz 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 .wfN.Z 9.4 编辑输入平面 132 a:3f>0_t 9.5 设置模拟参数 134 I^z$0 9.6 运行模拟 135 .4NQ2k1io 10 电光调制器 138 )4P5i
b 10.1 定义电解质材料 139 uJ! yM;{+ 10.2 定义电极材料 140 _("&jfn
10.3 定义轮廓 141 1#3 Qa{i 10.4 绘制波导 144 S(f V ,;Z 10.5 绘制电极 147 =
5E:C P 10.6 静电模拟 149 4{r_EV[( 10.7 电光模拟 151 a~-^$Fzgy 11 折射率(RI)扫描 155 I2wT]L UV 11.1 定义材料和通道 155 !F|iL 11.2 定义布局设置 157 CF`fn6 11.3 绘制线性波导 160 wCb%{iowH 11.4 插入输入面 160 fii\&p7z 11.5 创建脚本 161 +i[w& P 11.6 运行模拟 163 cs%NsnZ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 O<x53MN^ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 UT9=S21 12.1 定义材料 165 cCj pQ 12.2 创建参考轮廓 166 S0ct;CS 12.3 定义布局设置 166 e]+ [lq\p@ 12.4 用户自定义轮廓 167 d[9NNm*htC 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ^<e"OV 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 -0)So 13.1 定义材料 173 a'v%bL;H~ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 nAp7X-t 13.3 定义晶圆 174 2ju1<t,8) 13.4 创建器件 175 B`4[@$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 2,>q(M6,EA 13.6 定义电极区域 178 +(3PY e\ eXU;UO^ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 TLL.Ch|#Y 13.8 运行模拟 182 \?} {wh8 13.9 创建脚本 184 a91Q*X% 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ^j2:fJOU# 14.1 理论背景 186 _l?5GLl_F$ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 L#e|t0'# 14.3 生成脚本数据 190 "*@iXJxv5 14.4 导出散射数据 193 ~~ON!l9n 14.5 创建臂 194 7 #,+Q(2 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ;D/'7f7.} 14.7 加载两个臂的文件 200 |yI?}zyR 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 WPE@yI(
14.9 连接元件 202 OD"eB? 14.10 运行模拟 203 UY**3MK 14.11 创建图以查看结果 204 ,gU9ywg n20H{TA e<^tY0rR& QQ:2987619807 $gZ|=(y&r
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