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前 言 0M;aTM <io;d$=} 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 x:`"tJa ko`KAU<T_ OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 rSNaflYAr 4+B
OS ~ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 4cJka~ M}N[> ,2' 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 T1YbF/M' T7ICXpe@ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ~L=? F b%UbTb, 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 dC8, ITBa ^P 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 8'0I$Qa4 CdTE~O<) 目 录 -zH` 9>J5| 1 入门指南 4 h0zv@,u 1.1 OptiBPM安装及说明 4 Tu}?Q.pKo 1.2 OptiBPM简介 5 yMK VF`D* 1.3 光波导介绍 8 >
ZKHjw 1.4 快速入门 8 FYX"q-Z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 fwz-)?
2.1 定义MMI耦合器材料 28 YG#.L}X@C 2.2 定义布局设置 29 )~ghb"K 2.3 创建一个MMI耦合器 31 .v_-V?7 2.4 插入input plane 35 75*q^ui 2.5 运行模拟 39 "\l#q$1h 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 oaM3#QJ 3 创建一个单弯曲器件 44 ^(T_rEp 3.1 定义一个单弯曲器件 44 #;F*rJ[XY 3.2 定义布局设置 45 lD@`xq.M; 3.3 创建一个弧形波导 46 L IRdWGQ4 3.4 插入入射面 49 6w4}4i 3.5 选择输出数据文件 53 e>!=)6[* 3.6 运行模拟 54 ngC^@*XAw9 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ExZ|_7^< 4 创建一个MMI星形耦合器 60 j5bp)U 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 w)xfP^M# 4.2 定义布局设置 61 @ACq:+/Qc 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ,w$:=;i 4.4 插入输入面 62 "aJfW 4.5 运行模拟 63 V D.T=( 4.6 预览最大值 65 N7mYE 4.7 绘制波导 69 D;+sStZK3 4.8 指定输出波导的路径 69 % O\zYtQR 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 +9R@cUr 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 &v g[k#5 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 %v,a3^Qu 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 wlw`%z-B2 5.1 定义波导材料 75 YzeNr* 5.2 定义布局设置 76 O("13cU 5.3 创建波导 76 n1;zml:7_ 5.4 修改输入平面 77 WADAp\& 5.5 指定波导的路径 78 @"O|[%7e 5.6 运行模拟 79 K%WG[p\Eu 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 VrnZrQj< 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 9y{R_ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 #(G"ya 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 o&:'MwU 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 5 =Op% 6.2 定义布局结构 89 .r\|9 *j< 6.3 绘制并定位波导 91 r!y3VmJ'm 6.4 生成布局脚本 95 VhLS*YiSY 6.5 插入和编辑输入面 97 A Y_GD ^ 6.6 运行模拟 98 :'X:cL 6.7 修改布局脚本 100 0Q!/A5z 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 _Z_R\ 7 应用预定义扩散过程 104 n'qWS/0U= 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 _o'a|=Osx> 7.2 定义布局设置 106 s|!lw 7.3 设计波导 107 A#8J6xcSrL 7.4 设置模拟参数 108 T*jQzcm~? 7.5 运行模拟 110 1w'W)x 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 (qDPGd*1 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 @cu#rWiG 7.8 添加一个新的轮廓 111 0t2n7Y?N 7.9 创建上方的线性波导 112 W}'l8z] 8 各向异性BPM 115 ^"] ]rZ) 8.1 定义材料 116 !v<`^`x9I 8.2 创建轮廓 117 g+3_ $qIQ+ 8.3 定义布局设置 118 !Wz4BBU8o 8.4 创建线性波导 120 "2z&9`VIY 8.5 设置模拟参数 121 R^&.:;Wi> 8.6 预览介电常数分量 122 Hd57Iw 8.7 创建输入面 123 -1} &\=8M 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 )LTX.Kg 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 e5#?@}? 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 U<I]_] 9.2 定义布局设置 130 {h0T_8L/ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ToM1#]4 9.4 编辑输入平面 132 9xaieR 9.5 设置模拟参数 134 gubw&W 9.6 运行模拟 135 rUh2[z8: 10 电光调制器 138 jr/IU=u*v 10.1 定义电解质材料 139 `APeS=<
& 10.2 定义电极材料 140 QzS=oiL 10.3 定义轮廓 141
z-_$P)[c 10.4 绘制波导 144 <RuLIu 10.5 绘制电极 147 SA%uGkm:e 10.6 静电模拟 149 m2[]`Ir^@ 10.7 电光模拟 151 #@L5yy2 11 折射率(RI)扫描 155 jwmPy)X|s\ 11.1 定义材料和通道 155 w_#C8}2 11.2 定义布局设置 157 ca<OG;R^ 11.3 绘制线性波导 160 Q[)3r
,D 11.4 插入输入面 160 7ygz52 11.5 创建脚本 161 &Gs/#2XQ 11.6 运行模拟 163 ';xp+,'}\ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 lf#5X)V 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Dg*'n 12.1 定义材料 165 >~jl0!2z@ 12.2 创建参考轮廓 166 -+[~eqRB 12.3 定义布局设置 166 ('Ha$O72 12.4 用户自定义轮廓 167 8Y [4JXUK 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 l~mj>$ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 VUC_|=?dL 13.1 定义材料 173 QL:Qzr[ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Ffig0K+` 13.3 定义晶圆 174 p^ ONJL 13.4 创建器件 175 F},kfCFF 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 %E[ $np> 13.6 定义电极区域 178 E+cx8( 更多详情请加微联系 f`YHZ
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