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前 言 :D~D U,e' l+KY)6o 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。 zdB^S%cztS TM%|'^) 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。
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<:QE;I> 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。 >mwlsL~X 0"<H;7K#W 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。 E(>=rD /+ cr7 }^s 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。 wr$("A( M\uiq38 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 L/$H"YOv ;`0%t$@- 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 em%4Ap fK>L!=Q 目 录 W=N+VqK 1 入门指南 4 %~4M+r6T 1.1 OptiBPM安装及说明 4 -*1d! 1.2 OptiBPM简介 5 ^O?/yV?4c 1.3 光波导介绍 8 <sb~ ^B 1.4 快速入门 8 P)Jgs 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 n\mO6aJ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 b/+u4'" 2.2 定义布局设置 29 f\|w' 2.3 创建一个MMI耦合器 31 o_izl\ 2.4 插入input plane 35 D+rxT:
d 2.5 运行模拟 39 )1?y 8_B 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 &GpRI(OB/+ 3 创建一个单弯曲器件 44 T6\[iJI| 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Ytn9B}%o 3.2 定义布局设置 45 >^u2cAi3[ 3.3 创建一个弧形波导 46 y6(Z`lx 3.4 插入入射面 49 d[iQ`YW5 3.5 选择输出数据文件 53 h79}qU 3.6 运行模拟 54 =9H7N]*h 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 uy>q7C 4 创建一个MMI星形耦合器 60 k
=>oO9` 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 7`*h2 mgY 4.2 定义布局设置 61 ; 5*&xz 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Zu*F#s!tUI 4.4 插入输入面 62 j*|VctM 4.5 运行模拟 63 yuh * 4.6 预览最大值 65 zYH&i6nj 4.7 绘制波导 69 L^1NY3=$ 4.8 指定输出波导的路径 69 2=*H 8'k 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 {i;r 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )v'WWwXY> 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 k
R?qb6 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 U7?;UCmX 5.1 定义波导材料 75 g_;\iqxL 5.2 定义布局设置 76 NDN7[7E 5.3 创建波导 76 tj' \tW+s' 5.4 修改输入平面 77 /p/]t,-j2 5.5 指定波导的路径 78 W_JlOc!y 5.6 运行模拟 79 p?02C#p 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 lov!o:dJ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 $zUP?Gq! 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 em y[k 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ))qy;Q, 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 .#EFLXs 6.2 定义布局结构 89 1y:-N6 6.3 绘制并定位波导 91 .j ?W>F 6.4 生成布局脚本 95 b!+hH Hv: 6.5 插入和编辑输入面 97 8=!D$t\3 6.6 运行模拟 98 {B~QQMEow 6.7 修改布局脚本 100 d9k0F
OR1 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 &5>Kl}7 7 应用预定义扩散过程 104 W~)}xy 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 N"Z{5A 7.2 定义布局设置 106 ,<.V7(|t) 7.3 设计波导 107 `~cqAs}6]Q 7.4 设置模拟参数 108
,>:U2% 7.5 运行模拟 110 |NlO7aQ>2H 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 <;lkUU(WT2 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ${DUCud,kY 7.8 添加一个新的轮廓 111 (|2t#'m 7.9 创建上方的线性波导 112 kj Jn2c:y 8 各向异性BPM 115 xH ]Ct~md 8.1 定义材料 116 pd?Mf=># 8.2 创建轮廓 117 HVRZ[Y<^ 8.3 定义布局设置 118 8C40%q.. 8.4 创建线性波导 120 :'Vf
g[Uq 8.5 设置模拟参数 121 td$E/h=3 8.6 预览介电常数分量 122 <|HV. O/! 8.7 创建输入面 123 ?d* z8w 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 IW5,7. 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 7^avpf)> 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 x[p|G5 9.2 定义布局设置 130 =F|{#F 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Zpt\p7WQ 9.4 编辑输入平面 132 }PlRx6r@ 9.5 设置模拟参数 134 |]bsCmD 9.6 运行模拟 135 gt)I( 10 电光调制器 138 x>K Or,f 10.1 定义电解质材料 139 L;z?aZ7n 10.2 定义电极材料 140 &C_j\7Dq 10.3 定义轮廓 141 g _9C* 10.4 绘制波导 144 AI2)g1m 10.5 绘制电极 147 hPB9@hT$ 10.6 静电模拟 149 rI{; I DV 10.7 电光模拟 151 hPkp;a # 11 折射率(RI)扫描 155 8S
TvCH"Z_ 11.1 定义材料和通道 155 lf|FWqqV 11.2 定义布局设置 157 E_rI?t^ 11.3 绘制线性波导 160 #^0R&) T 11.4 插入输入面 160 |"}FXaO 11.5 创建脚本 161 zpn9,,~u 11.6 运行模拟 163 9cbd~mM{ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 jVe1b1rt~3 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 LBeF&sb6 12.1 定义材料 165 >58YjLXb 12.2 创建参考轮廓 166 _;S-x 12.3 定义布局设置 166 (XTG8W sN 12.4 用户自定义轮廓 167 K8|r&`X0 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ELoDd& |