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前 言 \ sc's7 ,1ceNF#oL 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。 8-geBlCE, 48g`i 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。 ;-"'sEu} H6V!W\:s 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。 ~fz9AhU8 NA{?DSP 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。 .[:2M9Rx qu+Zl1~$] 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 PlC8&$ H+?@LPV*N 《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 ?@iGECll lEr_4!h$rZ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 cqZuG}VR !K8V":1du# 目 录 vE$n0bL2 1 入门指南 4 bSm*/Q 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ?3;0 SAh 1.2 OptiBPM简介 5 0`~#H1TK 1.3 光波导介绍 8 .3:s4=(f 1.4 快速入门 8 4&_|myO& 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 QQW]j;'~ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 cIB[D. 2.2 定义布局设置 29 Tq,xW 2.3 创建一个MMI耦合器 31 x2$Y"b?vz 2.4 插入input plane 35 m5kt
O^EU 2.5 运行模拟 39 K['Gp>l 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ;Sw%t(@ 3 创建一个单弯曲器件 44 ,4Qct=%L_ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 V:>ZSW4,^ 3.2 定义布局设置 45 K;P<c,9X/ 3.3 创建一个弧形波导 46 O]-s(8Oo3 3.4 插入入射面 49 WX}pBmU 3.5 选择输出数据文件 53 DU lvlQW 3.6 运行模拟 54 Ojs^-R_ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ?a{es! 4 创建一个MMI星形耦合器 60 |L%d^m 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 *^s^{0Ad 4.2 定义布局设置 61 x>eV$UJ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ]h4r@L3 4.4 插入输入面 62 BU=;rz!; 4.5 运行模拟 63 ' "I-! + 4.6 预览最大值 65 @*"H{xo.U 4.7 绘制波导 69 Vohd
d_x 4.8 指定输出波导的路径 69 RDsBO4RG 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 #:M <<gk 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Y9ipy_@_? 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 "D[/o8Hk 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 k:*(..!0z 5.1 定义波导材料 75 &eY&6I 5.2 定义布局设置 76 atYe$Db 5.3 创建波导 76 ;)ji3 M 5.4 修改输入平面 77 %}1v- z 5.5 指定波导的路径 78 ?r/)s()ALf 5.6 运行模拟 79 D{G~7P\. 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 @; 0t+ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 VB&`g< 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 o8!uvl}:9 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
7>!Rg~M 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 -E,p[Sp 6.2 定义布局结构 89 \>lDM 6.3 绘制并定位波导 91 g#s hd~e 6.4 生成布局脚本 95 r"_SL!,^ 6.5 插入和编辑输入面 97 z!>ml3 6.6 运行模拟 98 v|@1W Uc,g 6.7 修改布局脚本 100 Kp?j\67S 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 5sI9GC 7 应用预定义扩散过程 104 rJUXIV>z 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 {/}p"(^ 7.2 定义布局设置 106 m'YYkq(5%Z 7.3 设计波导 107 oa2v/P1` 7.4 设置模拟参数 108 hjx=? 7.5 运行模拟 110 +_v#V9? 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 p$_X\,F 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 KGNBzy~9 7.8 添加一个新的轮廓 111 rUWC=?Q 7.9 创建上方的线性波导 112 ]JvZ{fA%* 8 各向异性BPM 115 ObEp0-^? 8.1 定义材料 116 P-)`FB 8.2 创建轮廓 117 M TOZ:b 8.3 定义布局设置 118 ~?<VT
k 8.4 创建线性波导 120 WeE1 \ 8.5 设置模拟参数 121 !7y:|k,ac
8.6 预览介电常数分量 122 GjeRp|_Qd< 8.7 创建输入面 123 P2=u-{?~ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 [&K"OQ^\2h 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 (ioJ G-2u 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 E%vT(Kz 9.2 定义布局设置 130 gQ=l\/H 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 E=L1q) 9.4 编辑输入平面 132 [E6ZmMB& 9.5 设置模拟参数 134 ?
H7?>ZE 9.6 运行模拟 135 p$1y8Zbor 10 电光调制器 138 4$MV]ldUI 10.1 定义电解质材料 139 idSc#n22 10.2 定义电极材料 140 NK$BF(HBi 10.3 定义轮廓 141 SeIL 10.4 绘制波导 144 A_}6J,*u 10.5 绘制电极 147 t>%+[7?6 10.6 静电模拟 149 }e0>Uk`[ 10.7 电光模拟 151 -,^Z5N#\| 11 折射率(RI)扫描 155 K~Z$NS^W& 11.1 定义材料和通道 155 y.+!+4Mg| 11.2 定义布局设置 157 J[jzkzSu` 11.3 绘制线性波导 160 GRj#1OqL 11.4 插入输入面 160 hhcO
]* 11.5 创建脚本 161 S7f"\[Aw 11.6 运行模拟 163 +puF0]TR,i 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 RE.t<VasP 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 . E?a 12.1 定义材料 165 .BrYz:#A 12.2 创建参考轮廓 166 ;QqC c!b 12.3 定义布局设置 166 p n(y4we 12.4 用户自定义轮廓 167 I|R;)[;X 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 -i*]Sgese 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 8 GW0w 13.1 定义材料 173 pfF2!`7pI 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Cm~z0c|T 13.3 定义晶圆 174 vG#,J&aW 13.4 创建器件 175 prO ~g 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 "s.s(TR8 13.6 定义电极区域 178 b3l~wp6> a}5/?/ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 U}^`R,C 13.8 运行模拟 182 bo40s9"-*W 13.9 创建脚本 184 "eZ~]m}L0 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 %{ +>\0x 14.1 理论背景 186
Wz)@k2 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 3eR c>^wh 14.3 生成脚本数据 190 ]Ia}H+ & 14.4 导出散射数据 193 Z@6xu;O 14.5 创建臂 194 `=19iAp. 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 /f]'_t0\. 14.7 加载两个臂的文件 200 ZfnJ&H' 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ;(Kj-,> 14.9 连接元件 202 $64sf?aZ># 14.10 运行模拟 203 OSIf>1 14.11 创建图以查看结果 204 \.Z
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