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前 言 !w}cKm a-<&(jV 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。 c^s%t:)K dZ"w2ho 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。 cgevP`*] #`(-Oj2hH 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。 sj& j\<( "Gh5
^$w?j 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。 F vt5vQ wz{]CQ 7" 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。 m/(f?M l E|K~WO]>o 《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 JNZ O7s W+&<C#1|] 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 'ZboLoS*- Td"_To@jd 目 录 ?ot7_ vl 1 入门指南 4 s}5,<|DL 1.1 OptiBPM安装及说明 4 g=5vnY 1.2 OptiBPM简介 5 :497]c3#5C 1.3 光波导介绍 8 U3UDA 1.4 快速入门 8 {i09e1 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 *[SOz) 2.1 定义MMI耦合器材料 28 "q,.O5q}Y 2.2 定义布局设置 29 -0o1iU7 2.3 创建一个MMI耦合器 31 y.PsC ' 2.4 插入input plane 35 ]6BV`r] 2.5 运行模拟 39 WY)*3? 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
VwKo)zH 3 创建一个单弯曲器件 44 DN%b!K: 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;VI/iwg 3.2 定义布局设置 45 ?wpS 3.3 创建一个弧形波导 46 @P@j9yR 3.4 插入入射面 49 S(\<@S& 3.5 选择输出数据文件 53 Ga
M:/. 3.6 运行模拟 54 ZP}NFh%,u 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 8,^2'dK34 4 创建一个MMI星形耦合器 60 :3aZ_ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 p|f5w"QcH 4.2 定义布局设置 61 9J
$"Qt5;6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 E[8R
)xC@ 4.4 插入输入面 62 f+xhS,iDR 4.5 运行模拟 63 (+w>hCI 4.6 预览最大值 65 M8p6f)l3 4.7 绘制波导 69
e#/SFI0m 4.8 指定输出波导的路径 69 6hX[5?} 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ={]tklND 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Qf:#{~/ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 s=BJ7iU_68 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 iu9 <]1k 5.1 定义波导材料 75 |_GESpoHH 5.2 定义布局设置 76 LZ 3PQL 5.3 创建波导 76 {)L*\r 5.4 修改输入平面 77 }F<= 5.5 指定波导的路径 78 "k'P
#v{f 5.6 运行模拟 79 qwomc28O 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Fk*C8 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 zHu w[ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 &hco3HfW 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 (l]_0-Z 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 4!k0 6.2 定义布局结构 89 -D&d1`N4 6.3 绘制并定位波导 91 Rxfhk,I 6.4 生成布局脚本 95 j+6`nN7L 6.5 插入和编辑输入面 97 8[\~}Q6 6.6 运行模拟 98 kx.8VUoM
V 6.7 修改布局脚本 100 NB=!1;^J 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 E$1P H) 7 应用预定义扩散过程 104 31)eDs 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?Fp2W+M
j 7.2 定义布局设置 106 z1vSt[s 7.3 设计波导 107 >= VCKN2'j 7.4 设置模拟参数 108 lVra&5 7.5 运行模拟 110 WTX!)H6Zv 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Y0Bd[ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 *:tfz*FG$G 7.8 添加一个新的轮廓 111 xwjiNJ Gj 7.9 创建上方的线性波导 112 g* DBW, 8 各向异性BPM 115 \{K~x@` 8.1 定义材料 116 og)f?4 8.2 创建轮廓 117 t*dd/a 8.3 定义布局设置 118 $s,Az_bs 8.4 创建线性波导 120 l1uv]t < 8.5 设置模拟参数 121 I\WBPI 8.6 预览介电常数分量 122 dR@XwEpP 8.7 创建输入面 123 ';iLk[ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Jnl#d0)
- 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 x4^*YZc$, 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 FwaYp\z 9.2 定义布局设置 130 q2}6lf,J
K 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Dxp.b$0t 9.4 编辑输入平面 132 <F6LC_ 9.5 设置模拟参数 134 5ji#rIAhxh 9.6 运行模拟 135 {O"N2W 10 电光调制器 138 MNWuw;:v 10.1 定义电解质材料 139 <4,LTB]9- 10.2 定义电极材料 140 PGNH<E) 10.3 定义轮廓 141 <
s1 10.4 绘制波导 144 f*E#E=j 10.5 绘制电极 147 rcU*6`IWA 10.6 静电模拟 149 wG}Rh, 10.7 电光模拟 151 ]3&BLq 11 折射率(RI)扫描 155 8h'*[-]70u 11.1 定义材料和通道 155 .z}*!
11.2 定义布局设置 157 SsfHp 11.3 绘制线性波导 160 1%Su~Z"W> 11.4 插入输入面 160 m>&:)K}m 11.5 创建脚本 161 Gq0Q}[53 11.6 运行模拟 163 F$nc9x[S 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 F7lzc) 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 kDWMget$ 12.1 定义材料 165 RElIWqgY 12.2 创建参考轮廓 166 =PAsyj 12.3 定义布局设置 166 *9)yN[w 12.4 用户自定义轮廓 167 k#DMd9 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 AoFxh o 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Z,JoxK2"
13.1 定义材料 173 ]aI 13.2 创建钛扩散轮廓 173 klxNGxWAX 13.3 定义晶圆 174 #Zj3SfU~` 13.4 创建器件 175 -&QTy 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Z>(K|3_ 13.6 定义电极区域 178 Xcw6mpLt mT&?DZ9< 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 y$`@QRW 13.8 运行模拟 182 t*(buAx 13.9 创建脚本 184 C|-QU 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 \SyG#.$ 14.1 理论背景 186 Dt glPo_( 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 [I2vg<my 14.3 生成脚本数据 190 s]'EIw}mo 14.4 导出散射数据 193 wHE1Jqpo 14.5 创建臂 194 Qa@]
sWcM 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 R>y/Y<5= 14.7 加载两个臂的文件 200 QUKv :; 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 <}('w/ 14.9 连接元件 202 #iVr @|, 14.10 运行模拟 203 _0h)O 14.11 创建图以查看结果 204 v/[*Pze,C Rg\D-F6: Y0xn}:%K QQ:2987619807 0}qnq"
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