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前 言 +0)M1!gK i=*H|) 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。 7W*a+^ .vctuy& 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。 .zl[nx[9"D *];QPi~ 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。 pKpB {* :^K\- 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。 AE+BrN
+"2 xMNQT.A 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。 }!{R;,5/n {]cr.y]\ 《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
x`FTy&g +Adk1N8 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 x/CM)!U) N UvVhy]{ 目 录 7y3WV95Z\ 1 入门指南 4 4`)r1D!U 1.1 OptiBPM安装及说明 4 maDWV&Db 1.2 OptiBPM简介 5 -.y1]4 1.3 光波导介绍 8 y2#"\5dC 1.4 快速入门 8 Sgv_YoD?- 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 kW2DKr-[ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 tc[z/ 2.2 定义布局设置 29 W7'<Jom|? 2.3 创建一个MMI耦合器 31 m<)`@6a/ 2.4 插入input plane 35 NJE*/_S 2.5 运行模拟 39 Hi=</ Wy; 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 _k26(rdI@- 3 创建一个单弯曲器件 44 j'U1lEZm2 3.1 定义一个单弯曲器件 44 hSw=Oq82 3.2 定义布局设置 45 $[Z~BfSQ 3.3 创建一个弧形波导 46 SepwMB4@ 3.4 插入入射面 49 8C8S)
; 3.5 选择输出数据文件 53 PuREqa\_[ 3.6 运行模拟 54 GC7 WRA 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 .#bf9JOE 4 创建一个MMI星形耦合器 60 1P[x.t# 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 .4R.$`z4 4.2 定义布局设置 61 h2T\%V_j 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 =?0v,;F9| 4.4 插入输入面 62 te2vv]W1 4.5 运行模拟 63 NJ.oM E@= 4.6 预览最大值 65 |u?VlRt 4.7 绘制波导 69 "Kp#Lx 4.8 指定输出波导的路径 69 ssx#|InY 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 K$Vu[!l` 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 GW'v\O 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 VqV [ @[P 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Nj3iZD| 5.1 定义波导材料 75 -*4*hHmb 5.2 定义布局设置 76 pXl[I; 5.3 创建波导 76 ws5Ue4g| 5.4 修改输入平面 77 Z3hZy&_I 5.5 指定波导的路径 78 I/tMFg 5.6 运行模拟 79 vs=q<Uw) 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ur8+k4]\" 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 qjhV/fsfb 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Znb7OF^#" 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 |xcI~ X7Q 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 GW;%~qH[, 6.2 定义布局结构 89 -grf7w^ 6.3 绘制并定位波导 91 c?HUW 6.4 生成布局脚本 95 J??AU0vh 6.5 插入和编辑输入面 97 s+lBai*# 6.6 运行模拟 98 ]/1\.<uJId 6.7 修改布局脚本 100 )h]#:,pm 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 O1\Hx8^ 7 应用预定义扩散过程 104 iBAP,cR?` 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ]$Z:^"JS3 7.2 定义布局设置 106 MXcW
&b 7.3 设计波导 107 aim\3y~ 7.4 设置模拟参数 108 Na/Y1RW 7.5 运行模拟 110 zq{UkoME 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 RSym9t90t 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 4($"4>BA 7.8 添加一个新的轮廓 111 9% T"W 7.9 创建上方的线性波导 112 ( ~5M{Xh 8 各向异性BPM 115 xt5/`C 8.1 定义材料 116 1Y'4 g3T 8.2 创建轮廓 117 d6QrB"J` 8.3 定义布局设置 118 }psRgF 8.4 创建线性波导 120 v>} +->f 8.5 设置模拟参数 121 Blzvn19'h 8.6 预览介电常数分量 122 H/*ol^X7 8.7 创建输入面 123 950N\Y@u 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 xz"60xxY 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 +_i{4Iz~p 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 70c]|5 9.2 定义布局设置 130 L/tn;0 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ^-~JkW'z 9.4 编辑输入平面 132 v{a%TA9- 9.5 设置模拟参数 134 KN|<yF 9.6 运行模拟 135 mfQ#n!{ZH 10 电光调制器 138 8-nf4=ll 10.1 定义电解质材料 139 gfg,V.: 10.2 定义电极材料 140 B]"`}jn 10.3 定义轮廓 141 `sCaGCp 10.4 绘制波导 144 WMa0L&C~v 10.5 绘制电极 147 6*9wGLE 10.6 静电模拟 149 1z-.e$&z 10.7 电光模拟 151 LN5LT'CE 11 折射率(RI)扫描 155 _ Ncbo#G 11.1 定义材料和通道 155 W%g*sc*+ 11.2 定义布局设置 157 ;yt6Yp.6e 11.3 绘制线性波导 160 13!@LbC 11.4 插入输入面 160 ! dzgi: 11.5 创建脚本 161 h$l/wn 11.6 运行模拟 163 njy2pDC@ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 OT])t<TF6 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ={:a
N) 12.1 定义材料 165 2H|:/y 12.2 创建参考轮廓 166 |NfFe*q0;8 12.3 定义布局设置 166 'V:Q : 12.4 用户自定义轮廓 167 K?^;|m- 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 <xy@% 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @N>7+
4 13.1 定义材料 173 .zO2g8(VR 13.2 创建钛扩散轮廓 173 d+JK")$9C 13.3 定义晶圆 174 2!/Kt
O)i^ 13.4 创建器件 175 YJ _eE 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 F<* / J] 13.6 定义电极区域 178 3^o(\=-JX
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