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前 言 G`3vH, `OF;>u*:
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。 $F
/p8AraK +kdU%Sm OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 .+yJh FdK R{dX} 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 ggYIq*4 c,u$tnE) 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。 9N3oVHc? Zj /H3,7 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。 XTn{1[.O ,_X,V! 《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 jy)9EU= =tvm= 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 0I AaPz/e
5G]#'tu 目 录 , K"2tb 1 入门指南 4 wxr}*Z:ZMa 1.1 OptiBPM安装及说明 4 YM4U.! 4o 1.2 OptiBPM简介 5 KG./<"c 1.3 光波导介绍 8 0"D?.E"$r 1.4 快速入门 8 rj`.hXO 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ",,qFM! 2.1 定义MMI耦合器材料 28 %/,Uk+3p 2.2 定义布局设置 29 !AD, 2.3 创建一个MMI耦合器 31 FL_ arhrqD 2.4 插入input plane 35 14)kKWG 2.5 运行模拟 39 ^
8Nr %NJ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 & /FA> 3 创建一个单弯曲器件 44 Ml_:Q]kl^ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Yhv`IV-s 3.2 定义布局设置 45 0aq-drl5\ 3.3 创建一个弧形波导 46 ]MH
\3g; 3.4 插入入射面 49 (^OC%pc 3.5 选择输出数据文件 53 '5+, lRu 3.6 运行模拟 54 ;{)@ghD 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 P)o[p( 4 创建一个MMI星形耦合器 60 OKNs (H 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 looPO:bo^ 4.2 定义布局设置 61 h"%,eW|^ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 g_U*_5doA 4.4 插入输入面 62 Ns7l-mb 4.5 运行模拟 63 [>QsMUvak 4.6 预览最大值 65 :r|P?;t( 4.7 绘制波导 69 b*%WAVt2T 4.8 指定输出波导的路径 69 [}g5Z=l 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 0eu$oel- 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 &T4Cn@ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 kO\&mL&
qD 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 TbUkqABm 5.1 定义波导材料 75 tYxlM! 5.2 定义布局设置 76 Ra,on&OP`* 5.3 创建波导 76 ^ZZ@!Udy 5.4 修改输入平面 77 ="PywZ 5.5 指定波导的路径 78 dodz|5o% 5.6 运行模拟 79 R=f5:8D<- 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 vf'jz`Z 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 \V7x3*nA 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 p<.!::* %( 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ^|axt VhMO 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ZkG##Jp\> 6.2 定义布局结构 89 o0v m?CL# 6.3 绘制并定位波导 91 ^{,},
i 6.4 生成布局脚本 95 Y- 9j2.{ 6.5 插入和编辑输入面 97 I,q~*d 6.6 运行模拟 98 e}@J?tJK.L 6.7 修改布局脚本 100 @!tmUme1c 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ,wy:RVv@e 7 应用预定义扩散过程 104 @n y{.s+ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 wZolg~dg 7.2 定义布局设置 106 !Kn+*' # 7.3 设计波导 107 `>HthK 7.4 设置模拟参数 108 >?\ !k
c 7.5 运行模拟 110 ku8Z;ONeH 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 7VD7di=D 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |6G5
?| 7.8 添加一个新的轮廓 111 l%V}'6T 7.9 创建上方的线性波导 112 5 BG&r*U 8 各向异性BPM 115 8IcQpn# 8.1 定义材料 116 1>*<K/\qg 8.2 创建轮廓 117
j7%%/%$o[ 8.3 定义布局设置 118 Y{B_OoTun 8.4 创建线性波导 120 )4O`%9=M& 8.5 设置模拟参数 121 M%LwC/h:, 8.6 预览介电常数分量 122 NWX%0PGZ 8.7 创建输入面 123 {nWtNyJpS 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ph. :~n>z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 0md{e`'q: 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *8HxJ+[,[ 9.2 定义布局设置 130 ?~9X:~6\ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 KPK!'4,cu 9.4 编辑输入平面 132 x}24?mP 9.5 设置模拟参数 134 }Qu
7o 9.6 运行模拟 135 MA QY/s~F 10 电光调制器 138 {?_)m/\ 10.1 定义电解质材料 139 J*k=|+[ 10.2 定义电极材料 140 0([jD25J! 10.3 定义轮廓 141 <GlV!y 10.4 绘制波导 144 "lya|; 10.5 绘制电极 147 =I3U.^: 10.6 静电模拟 149 P?-44m# 10.7 电光模拟 151 S;kc{? 11 折射率(RI)扫描 155 7q=xW6 11.1 定义材料和通道 155 ~d8o,.n`1 11.2 定义布局设置 157 m$j;FKz+| 11.3 绘制线性波导 160 M& L0n%,y5 11.4 插入输入面 160 `{[C4]Ew/ 11.5 创建脚本 161 rkXSygb 11.6 运行模拟 163 TW?
MS em 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 p#NZ\qJ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 cSWVHr 12.1 定义材料 165 O\{_)L 12.2 创建参考轮廓 166 T0C'$1T 12.3 定义布局设置 166 uvd> 12.4 用户自定义轮廓 167 "lAS
<dq 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 U}TQXYAg 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 NV ~i4R*# 13.1 定义材料 173 {[iQRYD0| 13.2 创建钛扩散轮廓 173 !7|9r$ 13.3 定义晶圆 174 b8Sl3F?-~ 13.4 创建器件 175 NsK >UJ' 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 dg<fUQ 13.6 定义电极区域 178 Qk?Jy<Ra <FLc0s 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 eu/Sp3@v 13.8 运行模拟 182 1 .CYs< 13.9 创建脚本 184 6n g9 o6 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 oDK\v8w- 14.1 理论背景 186 )]Rr:i9n 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 .v!e=i}. 14.3 生成脚本数据 190 j(N9%/4u 14.4 导出散射数据 193 Q4 S8NqE 14.5 创建臂 194 -': tpJk 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 *2hzReM 14.7 加载两个臂的文件 200 4\iQ%fb 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 o^J&c_U\3' 14.9 连接元件 202 kv2:rmv 14.10 运行模拟 203 o$;x[US 14.11 创建图以查看结果 204 ".=EAXVU 有兴趣可以扫码加微联系 m\Nc}P_"p -JkO[IF }Qo8Xps
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