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前 言 V,q](bg DE%KW:Hug 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。 ^Wc@oa` 99:C"`E{ 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。 )z&/_E= ]|MEx{BG- 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。 3[O=xXB o
Z%9_$Z 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 Z @^9PQG$ q:dHC,fO 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。 Z&|Kki* X:6c}p%,! 《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 Q^
pmQ gW-V=LV ( 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 =bHD#o|R VY~yg* 目 录 =&,]Z6{> 1 入门指南 4 A9wh(P0\ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 g=;% 1.2 OptiBPM简介 5 fjU8gV 1.3 光波导介绍 8 \De{9v 1.4 快速入门 8 nq6@6GRG 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 `}mcEl 2.1 定义MMI耦合器材料 28 8ELCs<xI 2.2 定义布局设置 29 MrDc$p W G 2.3 创建一个MMI耦合器 31 i(iXD 2.4 插入input plane 35 u/M+u; 2.5 运行模拟 39 So0f)`A 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 BsEF'h'Owh 3 创建一个单弯曲器件 44 }UWL-TkEjF 3.1 定义一个单弯曲器件 44 gREzZ+([ 3.2 定义布局设置 45 b*`lk2oMa/ 3.3 创建一个弧形波导 46 -?mfE+kt 3.4 插入入射面 49 ?)u@Rf9> 3.5 选择输出数据文件 53 `-3Ow[ 3.6 运行模拟 54 pov)Z):}G< 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 S"xKL{5 4 创建一个MMI星形耦合器 60 P%#<I}0C 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 B)qWtMZx 4.2 定义布局设置 61 _NMm/]mN / 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 M7@2^G]p 4.4 插入输入面 62 n2oz"<?$S 4.5 运行模拟 63 ptU\[Tq 4.6 预览最大值 65 CE/Xfh'44 4.7 绘制波导 69 =zKhz8B( 4.8 指定输出波导的路径 69 .
koYHq 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 MBqt&_?K 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 C!fMW+C@ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Ib+Y~
XYR 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 tE)suU5Y 5.1 定义波导材料 75 T~Gvp0r}h 5.2 定义布局设置 76 Mdl{}P0) 5.3 创建波导 76 BK,{N0 5.4 修改输入平面 77 -(f)6a+H 5.5 指定波导的路径 78 @JyK|.b#0 5.6 运行模拟 79 aFS,GiB 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 {=F/C,- 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 c.>oe*+ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 X)7x<?DAy 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 'H
\9:7 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 @te!Jgu{ 6.2 定义布局结构 89 ~ xft 6.3 绘制并定位波导 91 .
r[Hu40p 6.4 生成布局脚本 95 .6`9H 1 6.5 插入和编辑输入面 97 gqu?o&>9 6.6 运行模拟 98 d`
jjGEj 6.7 修改布局脚本 100 A29gz:F( 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 TWQG591 7 应用预定义扩散过程 104 IW@PF7 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 G>1eFBh } 7.2 定义布局设置 106 Kfh| 7.3 设计波导 107 \}p6v } 7.4 设置模拟参数 108 *=+td)S/1 7.5 运行模拟 110 >g+?Oebgw 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 9983aFam 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 QlO0qbG[y 7.8 添加一个新的轮廓 111 }j*KcB_ 7.9 创建上方的线性波导 112 f]JM / 8 各向异性BPM 115 A-T]9f9 8.1 定义材料 116 p;tVn{u 8.2 创建轮廓 117 CS==A57I 8.3 定义布局设置 118 C4~;y hz 8.4 创建线性波导 120 }^/9G17 8.5 设置模拟参数 121 n&-qaoNl 8.6 预览介电常数分量 122 Q4f/Z 8.7 创建输入面 123 /+\uqF8F 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 &!/}Qp 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 [&&1j@LQ* 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 .zn;:M#T 9.2 定义布局设置 130 ]cGA~d 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 z#]Jv!~EPE 9.4 编辑输入平面 132 ]8f ms( 9.5 设置模拟参数 134 5ZMR,SZhC 9.6 运行模拟 135 uWM{JEOl 10 电光调制器 138 p' + 10.1 定义电解质材料 139 BPdfYu,il 10.2 定义电极材料 140 ~ ; -! n; 10.3 定义轮廓 141 YEj8S5"Su\ 10.4 绘制波导 144 JWMpPzs 10.5 绘制电极 147 jC7&s$>Q"g 10.6 静电模拟 149 qL6
|6-? 10.7 电光模拟 151 yjhf
11 折射率(RI)扫描 155 }MHCd)78b 11.1 定义材料和通道 155 rfNm&!K 11.2 定义布局设置 157 U` Wauv& 11.3 绘制线性波导 160
^V#@QPK9 11.4 插入输入面 160 /4vG3 11.5 创建脚本 161 *g[^.Sg 11.6 运行模拟 163 +eX@U;J,g 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 op6CA "w 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 "87ghj_} 12.1 定义材料 165 !-,t'GF( 12.2 创建参考轮廓 166 QoG cWJ 12.3 定义布局设置 166 \U[{z&]~ 12.4 用户自定义轮廓 167 ^d~1E Er 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 nSkPM5\TI 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 D;_ MPN[ 13.1 定义材料 173 %7gkNa 13.2 创建钛扩散轮廓 173 uU:CR>=AKW 13.3 定义晶圆 174 ?_Q/}@` 13.4 创建器件 175 ;uW}`Q< 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 "Q?k'^@ 13.6 定义电极区域 178 5JLu2P $`-4Ax4% 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 I;Bjfv5 13.8 运行模拟 182 qfK`MhA} 13.9 创建脚本 184 &'DU0c& 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ^1L>l9F 14.1 理论背景 186 T9u <p=p 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 7
<Q5;J&; 14.3 生成脚本数据 190 ! ykx^z 14.4 导出散射数据 193 bf!M#QOk? 14.5 创建臂 194 *H.oP 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 3l3'bw2 14.7 加载两个臂的文件 200 .?!N^_ Ez3 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 DNj"SF(J 14.9 连接元件 202 %o:2^5\W 14.10 运行模拟 203 I=.z+#Y 14.11 创建图以查看结果 204 TM|)Ljm 有兴趣可以扫码加微联系 6'RrQc=q 8WXJ. 8kIR y
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