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前 言 'mELW)S 1dhuLN%Ce 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。 ]
6X;&=H 6~!QibA|P 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。 t] CA!i` E0*KKo% 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。 Cqs+ o^q ? K ,d 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。 :MP*Xy\7&J BXb=NE 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。 j|KjQ'9 1KUM!DUD 《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 +SB>> ~.<QC<dN 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 8FIk|p|l^ xZ]QT3U+ 目 录 cBD#F$K2 1 入门指南 4 4
Aj<k 1.1 OptiBPM安装及说明 4 J2Mq1*Vp q 1.2 OptiBPM简介 5 q$;j1X^ 1.3 光波导介绍 8 }G)2HTaZ 1.4 快速入门 8 64L;np> 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 r j.X" 2.1 定义MMI耦合器材料 28 SDc8\ms 2.2 定义布局设置 29 i'QR-B&Z 2.3 创建一个MMI耦合器 31 B1V+CP3t 2.4 插入input plane 35 l*$~Y0 2.5 运行模拟 39 3xz|d`A 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 LVNA`|> 3 创建一个单弯曲器件 44 2lCgUe)N 3.1 定义一个单弯曲器件 44 b['v0x 3.2 定义布局设置 45 p9E/#U8A_ 3.3 创建一个弧形波导 46 +lX Iv 3.4 插入入射面 49 K(uz`(5 3.5 选择输出数据文件 53 i-}Tt<^ 3.6 运行模拟 54 M2$Hb_S{ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 sVpET 4 创建一个MMI星形耦合器 60 xi<yB0MoA 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 +MqJJuWB 4.2 定义布局设置 61 !Ln 'Mi_B 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 v5 @9 4.4 插入输入面 62 =axuL P)) 4.5 运行模拟 63 drxCjuz" 4.6 预览最大值 65 6M
;lD5(> 4.7 绘制波导 69 D/VEl{ba- 4.8 指定输出波导的路径 69 Hr7?#ZX;e 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 #~m8zG 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 !|l7b2NEz- 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 I+F>^4_d 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 =A*a9c2
5.1 定义波导材料 75 2^=8~I!n& 5.2 定义布局设置 76 )MF 4b][ 5.3 创建波导 76 ?t<g|H/|6 5.4 修改输入平面 77 {<$tEj: 5.5 指定波导的路径 78 3B='f"G 5.6 运行模拟 79 N4z[=b> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 'd|!Hr<2 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 D~bx'Wr+ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ts%
n tnvI 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 O+|ipw*B% 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 764eXh 6.2 定义布局结构 89 Vh1y]#w 6.3 绘制并定位波导 91 %JH/|mA&| 6.4 生成布局脚本 95 !x:{" 6.5 插入和编辑输入面 97 !C|Z+w9Y 6.6 运行模拟 98 gj
iFpW4 6.7 修改布局脚本 100 ($!uBF-b 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 lQiw8qD 7 应用预定义扩散过程 104 (?g+.]Dt, 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 +p`BoF9~ 7.2 定义布局设置 106 Y<jX[ET! 7.3 设计波导 107 vS"h`pL 7.4 设置模拟参数 108 k~Q
5Cs 7.5 运行模拟 110 3AglvGK7{ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 MkHkM 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 rT=C/SKP 7.8 添加一个新的轮廓 111 HI{h>g T 7.9 创建上方的线性波导 112 6"+9$nFyW 8 各向异性BPM 115 ^eyVEN 8.1 定义材料 116 ]R>NmjAI 8.2 创建轮廓 117 >tPf.xI|l 8.3 定义布局设置 118 ce#Iu#qT 8.4 创建线性波导 120 *>"NUHq 8.5 设置模拟参数 121 U?d
I 8.6 预览介电常数分量 122 +$#<gp" 8.7 创建输入面 123 B'Jf&v 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 |x.^rx` 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 #t;]s< 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 OjAdY\
]1 9.2 定义布局设置 130 d=meh4Y 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 \NMqlxp2 9.4 编辑输入平面 132 w;{Q)_A 9.5 设置模拟参数 134 _3D9>8tzE7 9.6 运行模拟 135 x/CM)!U) 10 电光调制器 138 W!R0:- 10.1 定义电解质材料 139 @"BhKUoV$K 10.2 定义电极材料 140 MUsF 10.3 定义轮廓 141 N*hV/"joZ 10.4 绘制波导 144 z?Ok'LX 10.5 绘制电极 147 [|YvVA 10.6 静电模拟 149 0;@>jo6,! 10.7 电光模拟 151 i-w$-2w 11 折射率(RI)扫描 155 NiWAJ]Z 11.1 定义材料和通道 155 {aq)Y>o5:T 11.2 定义布局设置 157 Xp9I3nd| 11.3 绘制线性波导 160 |U;O HS 11.4 插入输入面 160 :hs~;vn) 11.5 创建脚本 161 +or<(%o @ 11.6 运行模拟 163 .D ^~!A 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 n42\ty9 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 3N-pND0>p 12.1 定义材料 165 [T,^l#S1 12.2 创建参考轮廓 166 Y%kOq`uT=n 12.3 定义布局设置 166 bEj}J_# 12.4 用户自定义轮廓 167 d{Jk:@.1 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 [520!JhZY 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 U;WwEta ] 13.1 定义材料 173 jd-ccnR l 13.2 创建钛扩散轮廓 173 7 s{vou 13.3 定义晶圆 174 zG<<MR/< 13.4 创建器件 175 yc~<h/}# 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 B~ i 13.6 定义电极区域 178 $l"%o9ICG 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 xSd&xwP 13.8 运行模拟 182 k9OGnCW\ 13.9 创建脚本 184 {pH# zs4Y 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 YPI,u7- 14.1 理论背景 186 fn,hP_ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 C0/^ 6Lu"o 14.3 生成脚本数据 190 ZSK_Lux> 14.4 导出散射数据 193 d8vf
kVB 14.5 创建臂 194 mi<Q3;m 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 m{=Q88k!@. 14.7 加载两个臂的文件 200 iLZY6?_^ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 |@'O3KA 14.9 连接元件 202 .!KsF
h,pK 14.10 运行模拟 203 y)&K9 I 14.11 创建图以查看结果 204 Rr%x;- 有兴趣可以扫码加微咨询 M
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