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前 言 'i_od|19~h to^ &: 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。 ;VM/Cxgep JQ'NFl9< 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。 Eu\&}n`i ;Yyg(Ex 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。 x&tad+T %up]"L&i 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。 [kgT"?w= Q2PY(
# 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。 M~;mamTP FZz\zp 《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 BD[XP`[{ RyC]4QyC 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 |&3m '"( /sH3Rk.> 目 录 <P ~+H>; 1 入门指南 4 I 6a{'c(P 1.1 OptiBPM安装及说明 4 qiiX49}{ 1.2 OptiBPM简介 5 zF.rsNY 1.3 光波导介绍 8 eHi|_3A&* 1.4 快速入门 8 ?C//UN; 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Y.3]vno?X 2.1 定义MMI耦合器材料 28 .t4IR
=Z 2.2 定义布局设置 29 |dpOE<f[ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 iDlIx8PI 2.4 插入input plane 35 ,<%Y.x%4z[ 2.5 运行模拟 39 ?3kfhR 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ej4 7'#EY 3 创建一个单弯曲器件 44 g4&zBn 3.1 定义一个单弯曲器件 44 9`i=kp 3.2 定义布局设置 45 !v<r=u 3.3 创建一个弧形波导 46 Zaf] .R 3.4 插入入射面 49 @a)@1:=Rm 3.5 选择输出数据文件 53 [Oe$E5qv)] 3.6 运行模拟 54 AtYe\_9$C 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ;#I(ucB< 4 创建一个MMI星形耦合器 60 4\x'$G 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 n>)CCf@H 4.2 定义布局设置 61 `+1+0?9 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 vUR{!`14 4.4 插入输入面 62 XL >Vwd 4.5 运行模拟 63 N?U;G*G 4.6 预览最大值 65 q-eC=!#} 4.7 绘制波导 69 /$'tO3 4.8 指定输出波导的路径 69 1mgLH 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 #+|{l*> 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ,h5\vWZ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
vr/V_ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 n'v[[bmu 5.1 定义波导材料 75 a[]=*(AZI 5.2 定义布局设置 76 *oL?R2#7 5.3 创建波导 76 di>"\On- 5.4 修改输入平面 77 ?P,z^ 5.5 指定波导的路径 78 y/h~oGxy 5.6 运行模拟 79 z*>"I 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 UGj!I 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 @bOhnd#W 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 %RG kXOgp 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 QUVwO
m 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 3haYb` 6.2 定义布局结构 89 rQ(Aj 6.3 绘制并定位波导 91 d^mw&F)S 6.4 生成布局脚本 95 GL_YT.(! 6.5 插入和编辑输入面 97 wUW^
O 6.6 运行模拟 98 Q4Zuz)r* 6.7 修改布局脚本 100 ZZ?0%9 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 'Xoif" 7 应用预定义扩散过程 104 tisSj ?+ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 <iuESeDG 7.2 定义布局设置 106 Urj8v2k 7.3 设计波导 107 jB!p,fqcb 7.4 设置模拟参数 108 aTuD|s 7.5 运行模拟 110 zUXQl{ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 &YGd!Q 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 G|Rsj{2' 7.8 添加一个新的轮廓 111 z85%2Apd 7.9 创建上方的线性波导 112 +%7v#CY
& 8 各向异性BPM 115 KV9'ew+M 8.1 定义材料 116 #( F/P!qk 8.2 创建轮廓 117 SE.r 'J0 8.3 定义布局设置 118 >!848J 8.4 创建线性波导 120 r@ujE,D=k 8.5 设置模拟参数 121 u,AP$+Qk 8.6 预览介电常数分量 122 a\>+!Vq 8.7 创建输入面 123 Xyy;BO: 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 JFH3)Q 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 )'+" y~ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 4l7TrCB 9.2 定义布局设置 130 S[J eW 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 #%O|P&rA
9.4 编辑输入平面 132 (-Cxv`7 9.5 设置模拟参数 134 a?S5 = 9.6 运行模拟 135 ;$,=VB:' 10 电光调制器 138 +wc8rE6+W 10.1 定义电解质材料 139 3.@"GS#"[ 10.2 定义电极材料 140 n75)%-
10.3 定义轮廓 141 |a4cER.'2^ 10.4 绘制波导 144 7'Z-VO 10.5 绘制电极 147 pqe7a3jr 10.6 静电模拟 149 pMB!I9q 10.7 电光模拟 151 VK*Dm:G0 11 折射率(RI)扫描 155 KBE3q) 11.1 定义材料和通道 155 U{i xok 11.2 定义布局设置 157 (
m/ujz 11.3 绘制线性波导 160 V5:ad 11.4 插入输入面 160 2 j.6 11.5 创建脚本 161 8C]K36q 11.6 运行模拟 163 h ` qlI1] 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 7irpD7P>
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Z,zkm{9* 12.1 定义材料 165 <}7 5Xo 12.2 创建参考轮廓 166 ]l4\Tdz 12.3 定义布局设置 166 W*S}^6ZT` 12.4 用户自定义轮廓 167 g>G+?PY 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 [NE|ZL~ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 g)$/'RB 13.1 定义材料 173 6&|hpp#[ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 XSk*w'xO 13.3 定义晶圆 174 z^lcc7 13.4 创建器件 175 (xpt_]Q!H 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5~D(jHY; 13.6 定义电极区域 178 i(T[ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 C7*n<+e 13.8 运行模拟 182 =LXjq~p 13.9 创建脚本 184 wcH,!;3z+ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 aeZ$Wu>]W 14.1 理论背景 186 m)AF9#aT2 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 L~oy|K67 14.3 生成脚本数据 190 Hjhgu= 14.4 导出散射数据 193 :o~]FVf 14.5 创建臂 194 UE9RrfdN 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ;~D$rT 14.7 加载两个臂的文件 200 Q g~cYwX 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 7Tb[sc' 14.9 连接元件 202 Ri>4:V3K 14.10 运行模拟 203 c wNJ{S+ 14.11 创建图以查看结果 204 >?<S( 有兴趣可以扫码加微咨询 /!Ay12lKE} QB
uX#bDV Ml_Hq>\U
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