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前 言 Ag@R 60# 3^%sz!jK+ 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。 H>Ws)aCq dq
U.2~9 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。 L|pJ\~ EC0M0qQ 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。 ,Y_[+ @ZFU< e$! 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。 $ix*xm. 4m a"|\n_ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 69tT'U3vb$ mzoNXf:x 《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 "RG #e+ J`@#yHL 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 VN[i;4o:| f8X/kz 目 录 eHy.<VX 1 入门指南 4 Zd]2>h 1.1 OptiBPM安装及说明 4 eV x
&S a 1.2 OptiBPM简介 5 4t;m^Iv 1.3 光波导介绍 8 J&jNONu? 1.4 快速入门 8 !YJ^BI 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 gbc])`aJ> 2.1 定义MMI耦合器材料 28 TR([u 2.2 定义布局设置 29 TV&4m5 2.3 创建一个MMI耦合器 31 {cF>,T 2.4 插入input plane 35 qf
qp}g\ 2.5 运行模拟 39 afWEt - 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 K`d3p{M 3 创建一个单弯曲器件 44 =P"Sm
r 3.1 定义一个单弯曲器件 44 05>xQx?"m4 3.2 定义布局设置 45 `'^&*
7, 3.3 创建一个弧形波导 46 >|e>= 3.4 插入入射面 49 7L=V{,,v 3.5 选择输出数据文件 53 .Iret: 3.6 运行模拟 54 UIl^s8/ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 8*V8B=q}K 4 创建一个MMI星形耦合器 60 >X(,(mKi 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ~"ij,Op,3 4.2 定义布局设置 61 9+sOSz~
P 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Pv(icf
l| 4.4 插入输入面 62 Nu%JI6&R 4.5 运行模拟 63 ,B<Tt|' 4.6 预览最大值 65 ,UD,)ZPf[ 4.7 绘制波导 69 :8<\]}J 4.8 指定输出波导的路径 69 !"Q8KV 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 @$( /6]4p 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
xedbr 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 7v~\c%1V 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 .7nr :P 5.1 定义波导材料 75 s: .5S 5.2 定义布局设置 76 #VwA?$4g` 5.3 创建波导 76 2Rp'ju~O)/ 5.4 修改输入平面 77 |5}~n"R5 5.5 指定波导的路径 78 y&.[Nt '+ 5.6 运行模拟 79 o5N];Nj 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Dl#%tYL+3h 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 NNQro)Lpe 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 >Tm|}\qEb 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 FB0y 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 _S(]/d(c 6.2 定义布局结构 89 gr/o!NC
6.3 绘制并定位波导 91 n+EK}=DK 6.4 生成布局脚本 95 3-Q*umh 6.5 插入和编辑输入面 97 h69: Tj! 6.6 运行模拟 98 fQ&:1ec 6.7 修改布局脚本 100 rX%qWhiEJ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 1MV\
^l_ 7 应用预定义扩散过程 104 kd9GHN;7 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 "$Wi SR 7.2 定义布局设置 106 jaAv_=93f 7.3 设计波导 107 S"iQQV{)Z 7.4 设置模拟参数 108 NAj1ORy4pX 7.5 运行模拟 110 1D fB9n 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 fWR]L47n 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 [G/q*a:K 7.8 添加一个新的轮廓 111 Bu'PDy~W, 7.9 创建上方的线性波导 112 sg(L`P 8 各向异性BPM 115 Qhnz7/a9 8.1 定义材料 116 c?0uv2*Yh 8.2 创建轮廓 117 #=f ]"uM< 8.3 定义布局设置 118 `F>1xMm
8.4 创建线性波导 120 FxKb 8.5 设置模拟参数 121 v UAYYe 8.6 预览介电常数分量 122 #;RP ?s 8.7 创建输入面 123 @NXGVmY1} 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 -K`0`n} 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 -;z&"> 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 XHO}(!l\ 9.2 定义布局设置 130 /FiFtAbb 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 3:a}<^DuCS 9.4 编辑输入平面 132 <ZJ>jZV0* 9.5 设置模拟参数 134 >qn@E?Uf 9.6 运行模拟 135 W|T"'M_ 10 电光调制器 138 n%Xw6qV: 10.1 定义电解质材料 139 $&m^WrZaY 10.2 定义电极材料 140 n>\BPiz 10.3 定义轮廓 141 |,]#vcJP#b 10.4 绘制波导 144 Y#c11q Z 10.5 绘制电极 147 c7IgndVAV 10.6 静电模拟 149 I0O)MR< 10.7 电光模拟 151 @ -JD`2z 11 折射率(RI)扫描 155 `X]-blHo 11.1 定义材料和通道 155 Vzz0)`*hQ 11.2 定义布局设置 157 -o F#a 8 11.3 绘制线性波导 160 "2CiW6X[M 11.4 插入输入面 160 M~7?m/Wj 11.5 创建脚本 161 :*1Gs, 11.6 运行模拟 163 -(>x@];r0 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 tqrvcnQr^ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1,W%t\D 12.1 定义材料 165 9U58# 12.2 创建参考轮廓 166 H(]lqvO 12.3 定义布局设置 166 Tm_vo- 12.4 用户自定义轮廓 167 g4d5G=y 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 7F3Hkvd[k 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 96vv85g 13.1 定义材料 173 t9m:E 13.2 创建钛扩散轮廓 173 quf,ZK5 13.3 定义晶圆 174 Bw"L!sZ 13.4 创建器件 175 [j}%&$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 .F)b9d[? 13.6 定义电极区域 178 vsoj] R$C 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 8ne'x!1 D 13.8 运行模拟 182 itD1r?O{pV 13.9 创建脚本 184 8&ZUkDGkJ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 sXl7 14.1 理论背景 186 Q-}oe Q 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 t2+m7*76 14.3 生成脚本数据 190 4ej$)AdW3 14.4 导出散射数据 193 UNYU2ze' 14.5 创建臂 194 h&yaug,. 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 u[ s+YGS 14.7 加载两个臂的文件 200 e7/J:n$ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 C-_u; NEu 14.9 连接元件 202 7=T0Sa*; 14.10 运行模拟 203 QsDab4 14.11 创建图以查看结果 204 fQuphMOl6 有兴趣可以扫码加微咨询 DfV_08 K(6=) X/i8$yqv
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