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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。 w] i&N1i 2MS1<VKZ@ 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。 C_mPw 6 9_etv 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。 u,mC`gz )kfj+/ 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。 2Dgulx5kGZ >k)}R|tJ 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。 uH!uSB2 DgQw`D)+ 《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 }pxMO? h$ xdGmiHN 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 FR"yGx#$ \ bNN]= 目 录 M S$^m2 1 入门指南 4 $9k7A 8K 1.1 OptiBPM安装及说明 4 E&ou(Q={ 1.2 OptiBPM简介 5 ^Tgu]t 1.3 光波导介绍 8 wQ]!Y?I 1.4 快速入门 8 3 (Bd`=9 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 6g06s @kz 2.1 定义MMI耦合器材料 28 MHar9)$} 2.2 定义布局设置 29 BV_rk^}Ur 2.3 创建一个MMI耦合器 31 JG\T2/b 2.4 插入input plane 35 WsO'4~X9 2.5 运行模拟 39 8@y@} 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 /Z`("X?_Kf 3 创建一个单弯曲器件 44 *S ,5 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ,kS3Ioj 3.2 定义布局设置 45 U\dq
Mp#Wy 3.3 创建一个弧形波导 46 YL*yiZ9 3.4 插入入射面 49 o,}`4_N|| 3.5 选择输出数据文件 53 <\40?*2 3.6 运行模拟 54 /E8{:>2 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 AT*J '37 4 创建一个MMI星形耦合器 60 z !2-U 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ;n1<1M>! 4.2 定义布局设置 61 *q**,_?; 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 QCjC|T9 4.4 插入输入面 62 'e
@`HG
4.5 运行模拟 63 cXP*?N4Cf 4.6 预览最大值 65 I2"F2(>8K 4.7 绘制波导 69 K`}8fU 4.8 指定输出波导的路径 69 9C9>V] 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^U1@
hq*u 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 YhQ;>Ko 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 j8gw]V/B: 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 BOqu$f+ 5.1 定义波导材料 75 N<XS-XB, 5.2 定义布局设置 76 zb<YYJ] 5.3 创建波导 76 Lc L|'S) 5.4 修改输入平面 77 e\o>(is 5.5 指定波导的路径 78 @q8h'@sX 5.6 运行模拟 79 bp"@vlv 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Z|l/6L8 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 e0rh~@E 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 _4~'K? 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 =Rv!c+? 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 /XEt2,sI9 6.2 定义布局结构 89 ?4QX;s7 6.3 绘制并定位波导 91 YS$42J_T 6.4 生成布局脚本 95 _p<]jt 6.5 插入和编辑输入面 97 uUy~$>V 6.6 运行模拟 98 Ky:y1\K1^K 6.7 修改布局脚本 100 ~%.<rc0 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 uKOsYN%D 7 应用预定义扩散过程 104 &:Mk^DH5 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 xhq-$"B 7.2 定义布局设置 106 5SOl:{A+ 7.3 设计波导 107 p>9-Ga 7.4 设置模拟参数 108 T-.Q 7.5 运行模拟 110 .eZsKc-@ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 p0r:U<& 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 }fqz8'E9 7.8 添加一个新的轮廓 111 >v\t>
[9t 7.9 创建上方的线性波导 112 M9*#8> 8 各向异性BPM 115 xJ=@xfr$ 8.1 定义材料 116 3fdx&}v/ 8.2 创建轮廓 117 w^/jlddF 8.3 定义布局设置 118 <4{Jm8zJ 8.4 创建线性波导 120
cZVVJUF 8.5 设置模拟参数 121 j2dptM3t{ 8.6 预览介电常数分量 122 ^*-6PV#Z 8.7 创建输入面 123 r:xbs0
7 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 o$4xinK 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 u[Ij4h. 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 j*7#1<T 9.2 定义布局设置 130 A3su!I2S 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 s28t' 9.4 编辑输入平面 132
7~f"8\ 9.5 设置模拟参数 134 y'{*B( 9.6 运行模拟 135 [v%j? 10 电光调制器 138 j
o +- 10.1 定义电解质材料 139 |L }1@0i 10.2 定义电极材料 140 s+omCr|H;A 10.3 定义轮廓 141 ].(l^W 10.4 绘制波导 144 gS
VWv9+ 10.5 绘制电极 147 IGKtugU% 10.6 静电模拟 149 :"im2J 10.7 电光模拟 151 eI@nskq# 11 折射率(RI)扫描 155 5w^6bw){ 11.1 定义材料和通道 155 p#QR^|7" 11.2 定义布局设置 157 Dwx^hNh 11.3 绘制线性波导 160 \H&8.<HJ 11.4 插入输入面 160 LA9'HC(5 11.5 创建脚本 161 3<"!h1x5 11.6 运行模拟 163 ;1[a*z<l&s 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 1x'H# 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 vB<2f*U 12.1 定义材料 165 :4\=xGiY 12.2 创建参考轮廓 166 e$t$,3~ 12.3 定义布局设置 166 X?B\+dq 12.4 用户自定义轮廓 167 azCod1aL{ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ,qz:( Nr 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 .{8?eze[m 13.1 定义材料 173 f_m~_`m 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Z!81\5 13.3 定义晶圆 174 mzGMYi* 13.4 创建器件 175 W{l{O1, 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 <aRsogu"P 13.6 定义电极区域 178 -(FhjIr nQm
(UN 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Hgk@I; 13.8 运行模拟 182 {yCE >F\ 13.9 创建脚本 184 @?/> $ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 x^XP<R{D 14.1 理论背景 186 tupAU$h?! 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 7W]0bJK+E 14.3 生成脚本数据 190 oa"_5kn, 14.4 导出散射数据 193 hf1h*x^J 14.5 创建臂 194 `D,mZj/b 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 t4H*&U 14.7 加载两个臂的文件 200 bQ`|G(g-d 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 K2@],E?e%| 14.9 连接元件 202 p?H2W- 14.10 运行模拟 203 nYE''g+x 14.11 创建图以查看结果 204 "">{8
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