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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。 @aS)=|Ls\ .YF1H<gwa 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。 M(C">L]8 B:"D)/\ 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。 !<];N0nt# { "]!zL 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。 c6:uM1V{ yY#h1 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。 KdoI =;Q/bD-> 《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 og";mC 6_`Bo% 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月
Qz@_"wm[ Q/|.=:~FO 目 录 (2b${ Q@V 1 入门指南 4 &2W"4SE]6 1.1 OptiBPM安装及说明 4 B{/og*xd*1 1.2 OptiBPM简介 5 )c11_1; 1.3 光波导介绍 8 Zn9u&!T& 1.4 快速入门 8 GQ1/pys 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 b+~_/;Y9 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ZUS-4'"$ 2.2 定义布局设置 29 xL15uWk- 2.3 创建一个MMI耦合器 31 vEI{AmogRx 2.4 插入input plane 35 l,o'J%<% 2.5 运行模拟 39 rO#w(] 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 6w<rSU d' 3 创建一个单弯曲器件 44 :)lS9<Y} 3.1 定义一个单弯曲器件 44 [63\2{_^v 3.2 定义布局设置 45 EV( F!& 3.3 创建一个弧形波导 46 uX-^9t 3.4 插入入射面 49 a#]V|1*O 3.5 选择输出数据文件 53 KJ+6Y9b1 3.6 运行模拟 54 T7nI/y 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 gGP6"|tc4 4 创建一个MMI星形耦合器 60 u[**,.Ecg 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ec; 4.2 定义布局设置 61 yy3x]%KK 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 3@" :& 4.4 插入输入面 62 O+W<l:|$ 4.5 运行模拟 63 P^OmJ;""D 4.6 预览最大值 65 Pm%xX~H 4.7 绘制波导 69 Fv]6an. 4.8 指定输出波导的路径 69 {@2+oOuYfN 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ]$ d ;P 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 'xta/@Sq 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 9\EW~OgTu 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 i+14!LlI 5.1 定义波导材料 75 ?t%{2a<X 5.2 定义布局设置 76 Dn)yBA% 5.3 创建波导 76 \Vme\Ke*v) 5.4 修改输入平面 77 vb[0H{TT2 5.5 指定波导的路径 78 ?7fqWlB 5.6 运行模拟 79 ;U3:1hn 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 C<_\{de|9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 FO/cEu 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 2|j=^ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ^'=[+ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ^N^G?{EV/# 6.2 定义布局结构 89 +.~K=.O) 6.3 绘制并定位波导 91 kSV(T'#x 6.4 生成布局脚本 95 )n)AmNpq
6.5 插入和编辑输入面 97 wn@~80)$ 6.6 运行模拟 98 (kR
NqfX 6.7 修改布局脚本 100 +(=-95qZ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 <%YW/k"o 7 应用预定义扩散过程 104 E2M<I;:EA 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 XMS:F]HN 7.2 定义布局设置 106 >c_fUX={ 7.3 设计波导 107
%.d.h;^T 7.4 设置模拟参数 108 /Pextj< 7.5 运行模拟 110 "m {i`<, 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
)P7ep 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 (eF[nfM 7.8 添加一个新的轮廓 111 rA
={;` 7.9 创建上方的线性波导 112 qh.F}9o 8 各向异性BPM 115 O1~7#nJ*4[ 8.1 定义材料 116 by+xK~> 8.2 创建轮廓 117 *f 7rLM* 8.3 定义布局设置 118 +ZbNSN= 8.4 创建线性波导 120 sg=G<50i 8.5 设置模拟参数 121 "*HM8\ 8.6 预览介电常数分量 122 [;{xiW4V] 8.7 创建输入面 123 ^oav-R& 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 p0W<K 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 yf&_l^! 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 eGT&&Y 9.2 定义布局设置 130 6:wk=#w 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Je|:\Qk 9.4 编辑输入平面 132 r^6@Zwox] 9.5 设置模拟参数 134 3ibQbk 9.6 运行模拟 135 E
G+/2o+W 10 电光调制器 138 +@]k[9 10.1 定义电解质材料 139 :rM2G@{ 10.2 定义电极材料 140 `^#4okg] 10.3 定义轮廓 141 0S:&wb 10.4 绘制波导 144 Lxv;[2XsW) 10.5 绘制电极 147 aAe`o2Xs 10.6 静电模拟 149 C&Qt*V#, 10.7 电光模拟 151 D7nK"]HG;l 11 折射率(RI)扫描 155 5wW5
n5YS 11.1 定义材料和通道 155 tm/>H 11.2 定义布局设置 157 d BB?A~ 11.3 绘制线性波导 160 y0Gblza 11.4 插入输入面 160 2H w7V3q 11.5 创建脚本 161 842v^ 2 11.6 运行模拟 163 4
. c1 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 }' tJc $! 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Y2tVq})! 12.1 定义材料 165 ]&H"EHC<$ 12.2 创建参考轮廓 166 7k,BE2]" 12.3 定义布局设置 166 #lMcAYH, 12.4 用户自定义轮廓 167 Io*H}$Gf 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 J:"@S%gy% 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ##BbR 13.1 定义材料 173 qpFxl 13.2 创建钛扩散轮廓 173 C-S>'\|8 13.3 定义晶圆 174 &lU\9 13.4 创建器件 175 aV7VbC 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 y;CX)!8 13.6 定义电极区域 178 ;o'r@4^&$R ]VQd*~ - 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 I5E=Ujc_ 13.8 运行模拟 182 E9mu:T 13.9 创建脚本 184 kh#QT_y 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 PX/Y?DP 14.1 理论背景 186 5?HwM[` 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 tz2=l.1 14.3 生成脚本数据 190 '*L6@e#U 14.4 导出散射数据 193 w>cqsTq 14.5 创建臂 194 #8M?y*<I 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 hDTC~~J/ 14.7 加载两个臂的文件 200 x#3*C|A 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 z/"*-+j 14.9 连接元件 202 -5 14.10 运行模拟 203 UFT JobU 14.11 创建图以查看结果 204 RtR@wZ2\s
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