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前 言 Rl!WH%;c[X b,V=B{(~ 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。 !g:G{b rpI7W?hh 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。 tKViM@T ^[NmNi* 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。 cmLu T/oV !7kOw65+0 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。 WD1$"}R Y]Nab0R& 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。 /9#jv]C: _C#()# 《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 KT?s\w QlXF:Gx"= 上海讯技光电科技有限公司 m1Z8SM+ bL[W.O0 目 录 $1
\!Oe[i 1 入门指南 4 ! \Kh\ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 9r*T3=u.S 1.2 OptiBPM简介 5 ]/naH#8G 1.3 光波导介绍 8 No|{rYYKK 1.4 快速入门 8 5Rp2O4Z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 U,(+rMeY0 2.1 定义MMI耦合器材料 28 74OM tLL$ 2.2 定义布局设置 29 PiQs><FK8 2.3 创建一个MMI耦合器 31 @Ec9Do> 2.4 插入input plane 35 \kO_"{7n 2.5 运行模拟 39 w`_9 *AF9 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 pLcng[ 3 创建一个单弯曲器件 44 KO"iauW 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~PAn
_]Z 3.2 定义布局设置 45 Kf5 p*AI 3.3 创建一个弧形波导 46 d)sl)qt}0 3.4 插入入射面 49 VX%\_@ 3.5 选择输出数据文件 53 j!H?dnE|| 3.6 运行模拟 54 5X-(@GwN 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 oOz6Er[KO 4 创建一个MMI星形耦合器 60 e.H"!X!0#H 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 FZ/&[;E! 4.2 定义布局设置 61 Vs{sB*: 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 0:8'Ov( 4.4 插入输入面 62 Uij$
eBN 4.5 运行模拟 63 gJ7puN 4.6 预览最大值 65 }y/t~f+ 4.7 绘制波导 69 *?'T8yf^ 4.8 指定输出波导的路径 69 \H(,'w7H 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 :gtwvM7/B 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 B!anY}/U 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ?[">%^ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 1vb0G;a;| 5.1 定义波导材料 75 D1k] 5.2 定义布局设置 76 $!@f{9+ 5.3 创建波导 76 &YMj\KmlSg 5.4 修改输入平面 77 56dl;Z) 5.5 指定波导的路径 78 \O~P
!` 5.6 运行模拟 79 aQ.
\!&U 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ma~`&\xE 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 39CPFgi<l* 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 JTJ4a8DE 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 2XpGgG`2`C 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 +\Q@7Lj 6.2 定义布局结构 89 ZAwl,N){ 6.3 绘制并定位波导 91 C5z4%,`f 6.4 生成布局脚本 95 bE"CSK# 6.5 插入和编辑输入面 97 8%Lg)hvl 6.6 运行模拟 98 m|[Hhw=f 6.7 修改布局脚本 100 |Gi/=[Tp 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 qE[}Cf]X 7 应用预定义扩散过程 104 NKws;/u 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?1sY S 7.2 定义布局设置 106 3t'K@W?AJh 7.3 设计波导 107 kE}?"<l 7.4 设置模拟参数 108 8iRQPV-"_ 7.5 运行模拟 110 V96BtVsB 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 WRCi! 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 B7;MY6h# 7.8 添加一个新的轮廓 111 7=9jXNk Y 7.9 创建上方的线性波导 112 aHw VoT 8 各向异性BPM 115 *:(t.iL 8.1 定义材料 116 0OXd* 8.2 创建轮廓 117 q$P"o].EK 8.3 定义布局设置 118 gqG"t@Y+ 8.4 创建线性波导 120 y\x<!_&D 8.5 设置模拟参数 121 JYq} YG=% 8.6 预览介电常数分量 122 YeVhWPn@ 8.7 创建输入面 123 ORNE>6J
H 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 r|+Zni] 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Bb)J8,LQ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ,ic}
9.2 定义布局设置 130 5VfP@{ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 [Pay<]c6g 9.4 编辑输入平面 132 A}8U;<\Ig 9.5 设置模拟参数 134 9 +6"<r! 9.6 运行模拟 135 KH-.Z0
2U 10 电光调制器 138 :L,]<n 10.1 定义电解质材料 139 iBQf tq7 10.2 定义电极材料 140 |j;`;"+B 10.3 定义轮廓 141 yd k 10.4 绘制波导 144 (@ Bw@9 10.5 绘制电极 147 8}&cE#@ 10.6 静电模拟 149 +x`tvo 10.7 电光模拟 151 ETtR*5Y 5 11 折射率(RI)扫描 155 XB?!V|bno 11.1 定义材料和通道 155 I`|>'$E[r 11.2 定义布局设置 157 .*,ZcO 11.3 绘制线性波导 160 r*Mm5QozA 11.4 插入输入面 160 T!n<ya! 11.5 创建脚本 161 Y:wds=lA 11.6 运行模拟 163 .s+e
hZ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ?~$y3<[ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 <]<50 12.1 定义材料 165 ~vgW:]i 12.2 创建参考轮廓 166 |67UN U 12.3 定义布局设置 166 z9gZ/d 12.4 用户自定义轮廓 167 5g=" # 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ,AJd2i x 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 D4G{= Y}G 13.1 定义材料 173 m$kmoY/ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 WrV|<%EQh 13.3 定义晶圆 174 Rj8l]m6U9 13.4 创建器件 175 !vU[V,~
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 '{|87kI 13.6 定义电极区域 178 ,PB?pp8C} ;J4_8N- 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
,{%[/#~6 13.8 运行模拟 182 E^rN) 13.9 创建脚本 184 R75sK(oS 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 _*+M'3&= 14.1 理论背景 186 Xd4~N: 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 tlW}lN} 14.3 生成脚本数据 190 uJ%ql5XDV 14.4 导出散射数据 193 }"szL=s 14.5 创建臂 194 >uVG] 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 d00r&Mc 14.7 加载两个臂的文件 200 u+]zi"k^s 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 , v R4x:W 14.9 连接元件 202 Aam2Y,B 14.10 运行模拟 203 M|\XFO 14.11 创建图以查看结果 204
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