前 言
V,7Xeh(+5L 4}Os>M{k 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。
i[vN3`*B /#x0?d{5 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。
e oFM p)7U%NMc(* 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。
a$11u.\q+ j}%C;;MPH 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
0ZAtBq.s W}^>lM\8 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如
参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
~:="o/wo pR:cn kVF 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
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^+ {y!77>Q/ 上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 SsL>K*t5
ui*CA^ Y 目 录
f,+ONV]5Tt 1 入门指南 4
]waCYrG<sY 1.1 OptiBPM安装及说明 4
"aGpC{ 1.2 OptiBPM简介 5
scEE$: 1.3 光波导介绍 8
t-hN4WKH_A 1.4 快速入门 8
IrP6Rxh 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
8{.:$T 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
}?d
l.=eq 2.2 定义布局设置 29
w`Z@|A 2.3 创建一个MMI耦合器 31
=H^^A G\} 2.4 插入input plane 35
f;W>:`' 2.5 运行模拟 39
:e4[isI 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
`{@?O%UB 3 创建一个单弯曲器件 44
])T_&% 3.1 定义一个单弯曲器件 44
u $T'#p1
3.2 定义布局设置 45
!8%{(;( 3.3 创建一个弧形波导 46
7[7Sm^Tw 3.4 插入入射面 49
}15ooe% 3.5 选择输出数据文件 53
ZsDn`8 3.6 运行模拟 54
~ @s$ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
jDM^e4U.l 4 创建一个MMI星形耦合器 60
|)R{(AK- 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
e,0Gc-X[B 4.2 定义布局设置 61
P^bcc 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
y$pT5X G 4.4 插入输入面 62
)x&}{k6 % 4.5 运行模拟 63
kF *^" Cn 4.6 预览最大值 65
!bD`2m[Q 4.7 绘制波导 69
)e:u 6] 4.8 指定输出波导的路径 69
GfT`>M?QGK 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
&AlX). 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
ZTSNM)f 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
-Z%B9ql' 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
5eSmyj-W 5.1 定义波导材料 75
>&N8Du*[ 5.2 定义布局设置 76
4qEeN-6h 5.3 创建波导 76
lo!_;`v=U 5.4 修改输入平面 77
6tmn1: 5.5 指定波导的路径 78
i(XqoR-x 5.6 运行模拟 79
KGb3n;] 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
R`|GBVbv 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
i5 0^%, 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
H<YS2Ed 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
My!<_Hp-W 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
s4c2 6.2 定义布局结构 89
Rm!Iv&{ 6.3 绘制并定位波导 91
e|ngnkf(G 6.4 生成布局脚本 95
kC)ye"r 6.5 插入和编辑输入面 97
:X;'37o#q 6.6 运行模拟 98
,.<l^sj5 6.7 修改布局脚本 100
LHz-/0[ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
GoNX\^A 7 应用预定义扩散过程 104
QGnBNsA h 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
!'^gqaF+ 7.2 定义布局设置 106
}-R|f_2Hp 7.3 设计波导 107
thjCfP 7.4 设置模拟参数 108
Yl#r9TM 7.5 运行模拟 110
vHPp$lql 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
H:BWv08~5 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
}l>0m 7.8 添加一个新的轮廓 111
a:tCdnK/ 7.9 创建上方的线性波导 112
|};P"& 8 各向异性BPM 115
2!b+}+: 8.1 定义材料 116
s`G3SE 8.2 创建轮廓 117
|Tp>,\:5 8.3 定义布局设置 118
G-]ndrTn 8.4 创建线性波导 120
.* xaI+: 8.5 设置模拟参数 121
EnGVp<6R 8.6 预览介电常数分量 122
'e;]\<
0z 8.7 创建输入面 123
&i,xod6$ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
W])<0R52 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
{WJ+6!v 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
"-+5`!Y 9.2 定义布局设置 130
gZe(aGh 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
c} GH|i 9.4 编辑输入平面 132
y pv~F 9.5 设置模拟参数 134
4jlUyAD 9.6 运行模拟 135
E}d@0C: 10 电光调制器 138
|T}Q~ 10.1 定义电解质材料 139
tN=B9bm3j 10.2 定义电极材料 140
9""e*-;Mi 10.3 定义轮廓 141
0m^(|=N- 10.4 绘制波导 144
W4Ey]y" 10.5 绘制电极 147
[kIiKLX 10.6 静电模拟 149
Ap{p_~~iJ 10.7 电光模拟 151
1o. O]> 11 折射率(RI)扫描 155
Fcc\hV; 11.1 定义材料和通道 155
lU0'5!3R, 11.2 定义布局设置 157
i"~J -{d} 11.3 绘制线性波导 160
|gW>D=rkj 11.4 插入输入面 160
SM2QF 11.5 创建脚本 161
=1noT)gCR 11.6 运行模拟 163
.mzy?!w0q 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
"|yuP1;L 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
k[0Gz 12.1 定义材料 165
[;`B 12.2 创建参考轮廓 166
*E0dCY$ 12.3 定义布局设置 166
6px(]QU 12.4 用户自定义轮廓 167
82.::J'e 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
=ILE/pC-| 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
2 HNKq< 13.1 定义材料 173
nCZ&FNi{O~ 13.2 创建钛扩散轮廓 173
A{Jp>15AVg 13.3 定义晶圆 174
)aov]Ns 13.4 创建器件 175
iYi3x_A` 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
#d,+87]\= 13.6 定义电极区域 178
,Q8[Ur?G 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
u]K&H&AxT 13.8 运行模拟 182
U_t[J| 13.9 创建脚本 184
mhZ{}~ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
{k4)f ad\ 14.1 理论背景 186
{Jf["Z 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
+ML4.$lc^ 14.3 生成脚本数据 190
\wR $_X& 14.4 导出散射数据 193
ZS*PY, 14.5 创建臂 194
cI~uI' 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
WC6yQSnY& 14.7 加载两个臂的文件 200
&M p??{g 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
hXBAs*4DV8 14.9 连接元件 202
W rB:)Q(8= 14.10 运行模拟 203
V\$'3(* 14.11 创建图以查看结果 204
k1l\Rywp 有兴趣可以扫码加微咨询
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