前 言
..mz!:Zs0 &"n9,$ 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。
g<3>7&^ $ayD55W4 OptiBPM是基于
光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的
仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
X/7 49"23 Rx2|VD 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
{Vu:yh\< 6E4 L4Vb 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
DL{a8t1L ~h+3WuOv 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
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w;xf }1 ^.A84a 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
>@iV!! <Ux;dekz} 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 syvi/6
H>9$L~ 目 录
b7mP~]V 1 入门指南 4
3|3lUU\I 1.1 OptiBPM安装及说明 4
an~Kc!Oki 1.2 OptiBPM简介 5
+R$KEGu~0Y 1.3 光波导介绍 8
Zv7)+Q 1.4 快速入门 8
Vtri"G8 aB 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
5Px_vtqP 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
(^\i(cfu6Q 2.2 定义布局设置 29
fsu"Lc 2.3 创建一个MMI耦合器 31
VvKH]>* 2.4 插入input plane 35
[%:NR 2.5 运行模拟 39
7]bqs"t 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
[*v\X %+ 3 创建一个单弯曲器件 44
N%yFL 3.1 定义一个单弯曲器件 44
d0az#Yg! 3.2 定义布局设置 45
:{2$X|f
3 3.3 创建一个弧形波导 46
;'}xD5] 3.4 插入入射面 49
P]GGnT(! 3.5 选择输出数据文件 53
+a;j>hh 3.6 运行模拟 54
Wd#6Y}: 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
[XK"$C]jHJ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
5Tq 3L[T5; 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
$4pW#4/4 4.2 定义布局设置 61
HDOa N 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
u:$x,Q 4.4 插入输入面 62
mHy]$Z 4.5 运行模拟 63
nceF4Ty 4.6 预览最大值 65
\=~Ap#Mpc4 4.7 绘制波导 69
]gZjV 4.8 指定输出波导的路径 69
l?~h_8&fT 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
wd *Jq 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
G <q@K- 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
sMK/l @7 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
pV8,b 5.1 定义波导材料 75
}2S \- 5.2 定义布局设置 76
<[bDNe["? 5.3 创建波导 76
hAdEq$ 5.4 修改输入平面 77
IcZ 'KV 5.5 指定波导的路径 78
~S9nLb:O{ 5.6 运行模拟 79
>KJ]\`2>)c 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
[nrP;
_ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
)d~Mag+ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
PhQD}|S 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
;DTNw= 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
{ig@Iy~DT 6.2 定义布局结构 89
_%]H}N Q 6.3 绘制并定位波导 91
x$E
l7=. 6.4 生成布局脚本 95
qCMcN<:> 6.5 插入和编辑输入面 97
-h}J%UV 6.6 运行模拟 98
JcP'+@X" 6.7 修改布局脚本 100
Velmq'n 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
V4>P8cE 7 应用预定义扩散过程 104
*HRRv.iQ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
Cnolka" 7.2 定义布局设置 106
HFazqQ[ 7.3 设计波导 107
T7v8}_"- 7.4 设置模拟参数 108
k1<Py$9" 7.5 运行模拟 110
7)T+!> 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
SO%5ts 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
E$T#o{pai 7.8 添加一个新的轮廓 111
U7W ct % 7.9 创建上方的线性波导 112
Z7v~;JzC# 8 各向异性BPM 115
2:abe 8.1 定义材料 116
C"}x=cK 8.2 创建轮廓 117
) E\pQ5& 8.3 定义布局设置 118
TsD
>m 8.4 创建线性波导 120
^$(|(N[; 8.5 设置模拟参数 121
km^AX:r1 8.6 预览介电常数分量 122
I.>LG 8.7 创建输入面 123
(R,eWWF8~ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
MG6Tk(3S 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
=P!Vi6[gF~ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
,ZSuo4 9.2 定义布局设置 130
cA*%K[9 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
p4[W@JV 9.4 编辑输入平面 132
>dM'UpN@ 9.5 设置模拟参数 134
!\m.&lk'^ 9.6 运行模拟 135
ru&RL
HFV 10 电光调制器 138
1li`+~L
F 10.1 定义电解质材料 139
;?rW`e2 10.2 定义电极材料 140
TcC=_je460 10.3 定义轮廓 141
GHkSU;}) 10.4 绘制波导 144
rk~/^(! 10.5 绘制电极 147
Xk3Ufz]QN 10.6 静电模拟 149
IkvH8E 10.7 电光模拟 151
u32<=Q[ 11 折射率(RI)扫描 155
L=$P 11.1 定义材料和通道 155
bY<" $);s 11.2 定义布局设置 157
Zwcb5\Q 11.3 绘制线性波导 160
z7CYYU? 11.4 插入输入面 160
&.}zZ/ 11.5 创建脚本 161
*n47.(a2i 11.6 运行模拟 163
rEViw?^KT 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
fVkl-<?x 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
ck}y-,>,[O 12.1 定义材料 165
D;5RcZ 12.2 创建参考轮廓 166
DFiexOb 12.3 定义布局设置 166
eD}Ga4 12.4 用户自定义轮廓 167
_w26iCnB{ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
7+c@pEU] 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
s(dox; d 13.1 定义材料 173
xP*R H-< 13.2 创建钛扩散轮廓 173
e' Zg F~ 13.3 定义晶圆 174
Z`
Aiw."| 13.4 创建器件 175
;8A_-$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
~$cw]R58,9 13.6 定义电极区域 178
#8`G&S* 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
acH.L_B: 13.8 运行模拟 182
[7B&<zY/? 13.9 创建脚本 184
ka5>9E 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
5ZSw0A(w 14.1 理论背景 186
/v8qT'$^ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
7}*5Mir p 14.3 生成脚本数据 190
$OJ*Kul 14.4 导出散射数据 193
=m40{ 14.5 创建臂 194
Y5;:jYk#<_ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
eI[z%j[Y* 14.7 加载两个臂的文件 200
b"gYNGgX 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
LC}]6 14.9 连接元件 202
K@fxCj*} 14.10 运行模拟 203
;9^B# aTM 14.11 创建图以查看结果 204
J:>TV.TP 有兴趣可以扫码加微咨询
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