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前 言 q@nP}Pv&5 urMG*7i <c 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。 a{qM2P(S T`;%TO*Y 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。 OeS\7 (}EB2V9Hh 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。 LYaZ1* 7]||UuF< 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。 &iA?+kV |Y [wzDYV 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。 ,z-}t&
_t s0k`p<q 《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 "6us#T nysUZB
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 N#DYJ-~* EB2!Hp uQ3 目 录 a6WI170^1 1 入门指南 4 /q5v"iX]T 1.1 OptiBPM安装及说明 4 RkBb$q9F] 1.2 OptiBPM简介 5 JQ6zVS2SSS 1.3 光波导介绍 8 g'V>_u#( 1.4 快速入门 8 7,lq}a8z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 d[V;&U 2.1 定义MMI耦合器材料 28 NT+?#0I 2.2 定义布局设置 29 @]-jl}:] 2.3 创建一个MMI耦合器 31 8$;=Uf,x 2.4 插入input plane 35 \0vr>C 2.5 运行模拟 39 O2f-5Y$@ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 pXtX jb 3 创建一个单弯曲器件 44 L&%s[ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 +E.GLn2/ 3.2 定义布局设置 45 Q^e}?v%=%3 3.3 创建一个弧形波导 46 tjluk 3.4 插入入射面 49 WzF !6n!h
3.5 选择输出数据文件 53 NH<5*I/ 3.6 运行模拟 54 .[JYj(p 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Ooq! 0g 4 创建一个MMI星形耦合器 60
s8rE$ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 #~l(]h@
) 4.2 定义布局设置 61 "huFA|` 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 oze& 4.4 插入输入面 62 yGPS`S 4.5 运行模拟 63 m/y2WlcRx 4.6 预览最大值 65 [3--(#R\}? 4.7 绘制波导 69 |>JS!NM
I 4.8 指定输出波导的路径 69 a8 mVFm 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 =MLcm^b 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 \8 h;K>=h 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 KjE+QUa 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Q&eQQ6b^Ih 5.1 定义波导材料 75 )_i
qAqkS 5.2 定义布局设置 76 NF0%}II&xK 5.3 创建波导 76 HO}Hh[{V9 5.4 修改输入平面 77 (C@~3!AVa 5.5 指定波导的路径 78 {'2@(^3 5.6 运行模拟 79 _cJ2\`M 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 pD01,5/ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 2U:H545]] 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
GrAujc5| 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 `/ q|@B7 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ;F~LqC$ 6.2 定义布局结构 89 `P3>S(Tgy 6.3 绘制并定位波导 91 x\s|n{ 6.4 生成布局脚本 95 N0=ac5 6.5 插入和编辑输入面 97 !cAyTl(_ 6.6 运行模拟 98 j;fpQ_KL 6.7 修改布局脚本 100 p-zXp K" 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 u(wGl_ 7 应用预定义扩散过程 104 U9A~9"O 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 =UJ:t Sr 7.2 定义布局设置 106 J<dVTxK12 7.3 设计波导 107 >ey\jDr#O 7.4 设置模拟参数 108 8$ma;U d 7.5 运行模拟 110 .72S o T 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 P3nb2. 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 [-;_ZFS{ 7.8 添加一个新的轮廓 111 "gne_Ye. 7.9 创建上方的线性波导 112 0VGPEKRh 8 各向异性BPM 115 MF'$~gxo 8.1 定义材料 116 'F_8j; 8.2 创建轮廓 117 weE/TW\e 8.3 定义布局设置 118 1I<rXY(a` 8.4 创建线性波导 120 $ n+w$CI) 8.5 设置模拟参数 121 5c^Z/
Jl$c 8.6 预览介电常数分量 122 !\"5rNy 8.7 创建输入面 123 bVL9vNK 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 bBS,-vN 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 %d>=+Ds[ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 _&j}<K$-( 9.2 定义布局设置 130 &b?LP] 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Zuw?58RE\ 9.4 编辑输入平面 132 DiEluA&w9 9.5 设置模拟参数 134 O km{Xx 9.6 运行模拟 135 ;M_o)OS3 10 电光调制器 138 ]Qfn(u=o 10.1 定义电解质材料 139 @*Wh 10.2 定义电极材料 140 KA){''>8 10.3 定义轮廓 141 ;zIP,PMM 10.4 绘制波导 144 839IRM@'5 10.5 绘制电极 147 @W^| ? 10.6 静电模拟 149 eXKo.JL 10.7 电光模拟 151 C#t'Y* 11 折射率(RI)扫描 155 5fm?Lxr&? 11.1 定义材料和通道 155 E7CH^]x 11.2 定义布局设置 157 LwK+:4$ 11.3 绘制线性波导 160 gOr%!QaF 11.4 插入输入面 160 nD)K}4 11.5 创建脚本 161 &p}$J)q 11.6 运行模拟 163 v|Yh w 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 O=$~O\}b 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 a_ `[Lj 12.1 定义材料 165 e#Z$o($t 12.2 创建参考轮廓 166 @*qz(h]\ 12.3 定义布局设置 166 j8fpj {hp 12.4 用户自定义轮廓 167 kH4Ai3#g 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Q"t<3-" 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 z j/!In 13.1 定义材料 173 B';6r4I- 13.2 创建钛扩散轮廓 173 _`I"0.B] 13.3 定义晶圆 174 W ]Nv33i
[ 13.4 创建器件 175 /,X[k ! 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 E[*Fz1> 13.6 定义电极区域 178 +Wx{: 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ~-dV^SO 13.8 运行模拟 182 B"v.*
%"&/ 13.9 创建脚本 184 _x?uU 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 <6fv1d+v 14.1 理论背景 186 Oer^Rk 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 RtCkV xaEx 14.3 生成脚本数据 190 FP>)&3>_ 14.4 导出散射数据 193 [<{Kw=X__2 14.5 创建臂 194 )DeA}e?F 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Cf:#(D 14.7 加载两个臂的文件 200 ]\xy\\b/` 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 qpsvi.S 14.9 连接元件 202 N @#c,, 14.10 运行模拟 203 KrXdnY8 14.11 创建图以查看结果 204 svuq gSn 有兴趣可以扫码加微咨询 pFm=y#!t DF
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