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前 言 [ijK~ IxQ(g#sj_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。 V<%eWT)x7C bm:"&U*tu' 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。 jR[3{ Reo 8vL2<VT; 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。 sWc_,[b (+^z9p7/! 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。 ;@R=CQ6 eumpNF%$ 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。 {+V]saYP bXw!fYm& 《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 YAoGVey 0~:Eo89 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 WK<:(vu. 3r]:k)J 目 录 ^UEExjf 1 入门指南 4 2sryhS'(H 1.1 OptiBPM安装及说明 4 QxaW
x 1.2 OptiBPM简介 5 d}2$J1` 1.3 光波导介绍 8 {r,MRZaa 1.4 快速入门 8 L~PBD?l 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 2Vn~o_ga 2.1 定义MMI耦合器材料 28 f*ICZM 2.2 定义布局设置 29 i6@c@n 2.3 创建一个MMI耦合器 31 XFiP8aX< 2.4 插入input plane 35
RrG5`2 2.5 运行模拟 39 \(db1zmS~ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 *49lM; 3 创建一个单弯曲器件 44 Q*J8`J:#^R 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ]?#E5(V@x 3.2 定义布局设置 45 N#Y|MfLc 3.3 创建一个弧形波导 46 jrKRXS 3.4 插入入射面 49 dpPu&m+ 3.5 选择输出数据文件 53 >Yf)]e- 3.6 运行模拟 54 Z@G[\"
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 \[57Dmo 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ~Gz
b^ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 BM,]Wjfdj 4.2 定义布局设置 61 aA|<W
g 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 p!OCF]r 4.4 插入输入面 62 ]#fmih^ 4.5 运行模拟 63 &P@dx=6d 4.6 预览最大值 65 (1pR= 4.7 绘制波导 69 B,_/'DneQK 4.8 指定输出波导的路径 69 m);0sb 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 {|E' 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 '[z529HN 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Lxg,BZV 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;tZ;C(;< 5.1 定义波导材料 75 PXRkK63 5.2 定义布局设置 76 b 5u8j 5.3 创建波导 76 <U]!1 5.4 修改输入平面 77 6Bop8B 5.5 指定波导的路径 78 UBm L:Qv 5.6 运行模拟 79 0,z3A>C 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 V8Fp1?E9S 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 +~x'1*A_ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 e` QniTkT 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 4Ucs9w3[ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 <*/IV< 6.2 定义布局结构 89 WEnI[JGe 6.3 绘制并定位波导 91 OtVRhR3> 6.4 生成布局脚本 95 JoCZ{MhM 6.5 插入和编辑输入面 97 ,Hzz:ce 6.6 运行模拟 98 1z6$>{FUR 6.7 修改布局脚本 100 jGSY$nt9 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 J2BCaAwEP, 7 应用预定义扩散过程 104 2YbI."ob 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?^Q8#Y^M 7.2 定义布局设置 106 RXD*;B$v 7.3 设计波导 107 X9-WU\?UC 7.4 设置模拟参数 108 bih%hqny 7.5 运行模拟 110 J\@W+/#dF 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 W0 n?S
" 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 X"k:+ 7.8 添加一个新的轮廓 111 Sf>#Zqj/ 7.9 创建上方的线性波导 112 cs]h+yE 8 各向异性BPM 115 hb. ^& 8.1 定义材料 116 F{*h~7D-| 8.2 创建轮廓 117 (2J\o 8.3 定义布局设置 118 =.48^$LWx 8.4 创建线性波导 120 x_+-TC4IXn 8.5 设置模拟参数 121 vH?rln 8.6 预览介电常数分量 122 }mYxI^n 8.7 创建输入面 123 ixY[ HDPq 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ]J(BaX4 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 lZr}F.7 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 s 0To^I 9.2 定义布局设置 130 D^Gs_z$[' 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 T2ZB(B D 9.4 编辑输入平面 132 (B^rW,V[R 9.5 设置模拟参数 134 JE*d- 9.6 运行模拟 135 dHsI< |