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前 言 %"^XxVJ* 9v2 ; 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。 ,e_# wO%:WL$5 OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 p00AcUTq `{_PSzM 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 +N@F,3yNa &/?jMyD@ 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 0Wm-`ZA e_-/p`9 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 l$ 9, jtY~-@* 《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 ;)a9Y? @/FX7O{n: 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 V,5}hQJ
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hc 目 录 b15qy? `y 1 入门指南 4 :/qO*&i,N 1.1 OptiBPM安装及说明 4 %MNV 5UA[w 1.2 OptiBPM简介 5 ;#j82 1.3 光波导介绍 8 i`'^ zR(`i 1.4 快速入门 8 Ti'kn{
Zv 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Fo~v.+^? 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ^W'[l al. 2.2 定义布局设置 29 ulM&kw.4i 2.3 创建一个MMI耦合器 31
+Bfi/ > 2.4 插入input plane 35 J7vpCw2ni 2.5 运行模拟 39 QovC*1' 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 E
ET 2|*} 3 创建一个单弯曲器件 44 -~f.>@Wb 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Ghc0{M< 3.2 定义布局设置 45 R2W_/fsG 3.3 创建一个弧形波导 46 qTF>!o#\: 3.4 插入入射面 49 c"1d#8J 3.5 选择输出数据文件 53 4N j?UDa 3.6 运行模拟 54 UUqj?'Nv 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 au*jMcq 4 创建一个MMI星形耦合器 60 >,Z{wxzJ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 aM!# 4.2 定义布局设置 61 gwT,D.'Ut 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 qw1J{xoHW 4.4 插入输入面 62 2s%M,Nb 4.5 运行模拟 63 A!yLwkc:5 4.6 预览最大值 65 9YhsJ~"Q 4.7 绘制波导 69 ?F{xDfqw 4.8 指定输出波导的路径 69 2zu~#qU[)M 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 f34&:xz2U 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ;bE6Y]"Rz 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 wP?q5r5 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 "@$STptkc 5.1 定义波导材料 75 *pp1Wa7O 5.2 定义布局设置 76 g1, 5.3 创建波导 76 faX#KRpfd 5.4 修改输入平面 77 ]5/U}Um 5.5 指定波导的路径 78 Ms)zEy>[Ql 5.6 运行模拟 79 Ya 4$7|( 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ^MV%\0o 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 V.:A'!$# 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 dC#\ut%l 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 bz]O(` 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 %;$Y|RbmqE 6.2 定义布局结构 89 _Qc\v0% 6.3 绘制并定位波导 91 vI}S6-"< 6.4 生成布局脚本 95 a=VT|CX[ 6.5 插入和编辑输入面 97 v"~I( kf$ 6.6 运行模拟 98 W=]",< 6.7 修改布局脚本 100 7g+ ] 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Ct+% 7 应用预定义扩散过程 104 Qe.kNdT+_ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 IQ~7vk() 7.2 定义布局设置 106 l}c2l' 7.3 设计波导 107 VTfaZ/e. 7.4 设置模拟参数 108 4[ 0?F!% 7.5 运行模拟 110 'fFdqsXr 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 |/s2AzDD 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 JZxF)]^ 7.8 添加一个新的轮廓 111 ~la04wR28 7.9 创建上方的线性波导 112 |9$'?4F 8 各向异性BPM 115 yt:V+qdv 8.1 定义材料 116 n ]}2O4j 8.2 创建轮廓 117 /+O8A} 8.3 定义布局设置 118 N~_jiVD> 8.4 创建线性波导 120 UyKG$6F?3 8.5 设置模拟参数 121 /,$\H 8.6 预览介电常数分量 122 wQB{K3 8.7 创建输入面 123 ?u!AHSr( 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 X>8?p'* 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 9yw/-nA 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 h]$?~YE 9.2 定义布局设置 130 })vr*[ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 wNhR(M7 9.4 编辑输入平面 132 _5 tqO5' 9.5 设置模拟参数 134 9$@ g;?}Ps 9.6 运行模拟 135 cY'To<v 10 电光调制器 138 Ltd?#HP 10.1 定义电解质材料 139 )Hm[j)YI 10.2 定义电极材料 140 :";D.{|| 10.3 定义轮廓 141 b7sE 10.4 绘制波导 144 rGGepd 10.5 绘制电极 147 e4%*I8
^e 10.6 静电模拟 149 ey\{C`(__y 10.7 电光模拟 151 3N0X?* (x| 11 折射率(RI)扫描 155 ruA+1-<f 11.1 定义材料和通道 155 ai
_fN 11.2 定义布局设置 157 T&"dBoUq>G 11.3 绘制线性波导 160 e -]c 11.4 插入输入面 160 kDl4t]j 11.5 创建脚本 161 %7d@+
. 11.6 运行模拟 163 dN/ "1%9) 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ^WW|AS 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 G,|]a#w&v. 12.1 定义材料 165 ^H6d;n 12.2 创建参考轮廓 166 >fA@tUQB 12.3 定义布局设置 166 vcJb\LW 12.4 用户自定义轮廓 167 BRXb<M^;_ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 'L|GClc6) 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 giPo;z\c 13.1 定义材料 173 L[Yp\[#-q 13.2 创建钛扩散轮廓 173 @))}\: 13.3 定义晶圆 174 mQ60@_"Y=, 13.4 创建器件 175 ^!p<zZ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 :`u&TXsu 13.6 定义电极区域 178
K M\+ 0ij~e< 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 hN:F8r+DG 13.8 运行模拟 182 jw(>@SXz 13.9 创建脚本 184 (GcKaUg8* 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 x+y!P 14.1 理论背景 186 ?}3PJVy? 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Sa?5iFg 14.3 生成脚本数据 190 >yA,@%X 14.4 导出散射数据 193 t-7[Mk9@ 14.5 创建臂 194 feI[M;7u 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 +>WC^s 14.7 加载两个臂的文件 200 JQ/t, v$G 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 -Xxu/U})% 14.9 连接元件 202 m$E^u[ 14.10 运行模拟 203 i
B!h Ebz 14.11 创建图以查看结果 204 2~&hstd% 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 L_lDFF
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