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前 言 YG!~v~sV CGny#Vh 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。 ~S#Le jt=mK,% 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。 `A3"*,|z -h8A< 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>Q\j>^ Pr<.ld\ 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。 45q-x_ h@@2vs2 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。 7_ZfV? . \:%e 6M 《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 ,o*x\jrGw ~bg?V0 上海讯技光电科技有限公司 #4DEb<D j[
kg9z 目 录 9}:%CpD^~I 1 入门指南 4 +t,JCY6 1.1 OptiBPM安装及说明 4 t1wNOoRa 1.2 OptiBPM简介 5 $wub)^ 1.3 光波导介绍 8 fu"#C}{ 1.4 快速入门 8 QI.{M$,m~ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 {D 9m//x 2.1 定义MMI耦合器材料 28 x?y)a9&Hm 2.2 定义布局设置 29 h/mmV:v 2.3 创建一个MMI耦合器 31 TW7jp 2.4 插入input plane 35 :l'61$= 2.5 运行模拟 39 V80g+)| 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 T:q!>"5 3 创建一个单弯曲器件 44
'n6D3Vse 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;r B2Q H] 3.2 定义布局设置 45 7%b?[}y4 3.3 创建一个弧形波导 46 \U\ W Q 3.4 插入入射面 49 ~C\R!DN, 3.5 选择输出数据文件 53 Q~MV0<{ 3.6 运行模拟 54 ZQlja 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 jhr:QS/9 4 创建一个MMI星形耦合器 60 +Vl\lL
- 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 jO &sS? 4.2 定义布局设置 61 ]p:s5Q 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 9o@5:.b<j 4.4 插入输入面 62 x_GD 4.5 运行模拟 63 #/=s74.b
4.6 预览最大值 65 ^7G@CBic" 4.7 绘制波导 69 vR[XbsNM 4.8 指定输出波导的路径 69 eG55[V<! 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 w@ALl#z;} 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 z/dpnGX 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Oe:+%p 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Y@)/iwq 5.1 定义波导材料 75 +*Y/+.4WE$ 5.2 定义布局设置 76 dfAnO F"- 5.3 创建波导 76 b1>zGC^| 5.4 修改输入平面 77 jNd."[IrO 5.5 指定波导的路径 78 i|?EgGFG 5.6 运行模拟 79 X0wvOs: 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 pN|BtrN{ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 7:awUoV8f 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 GTgG0Ifeh 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 (v+nn1, 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 I.As{0cc 6.2 定义布局结构 89 %Bn"/0, 6.3 绘制并定位波导 91 =BW;n]ls 6.4 生成布局脚本 95 F6^Xi"R[ 6.5 插入和编辑输入面 97 n] {sBI3 6.6 运行模拟 98 olda't 6.7 修改布局脚本 100 $2I^ ;5r[ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 eLPWoQXt 7 应用预定义扩散过程 104 qtlXDgppO 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 vo<'7, 7.2 定义布局设置 106 S<fSoU+RJ 7.3 设计波导 107 _-mSK/Z 7.4 设置模拟参数 108 /&1FgSARK 7.5 运行模拟 110 H%y!lR{c^D 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 r I)Y
W0 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 )zn`qaHK@e 7.8 添加一个新的轮廓 111 m/TjXA8_ 7.9 创建上方的线性波导 112 Fq>tl 64A 8 各向异性BPM 115 nbd-f6F6 8.1 定义材料 116 dA4DW 8.2 创建轮廓 117 R2K{vs 8.3 定义布局设置 118 QAN : 8.4 创建线性波导 120 +h*-9 8.5 设置模拟参数 121 F%|F-6 8.6 预览介电常数分量 122 AIN Fv; 8.7 创建输入面 123 [9N>*dKB 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 A<$~Q;r2a 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 r2!\Ts 5v 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 X0\O3l*j 9.2 定义布局设置 130 <cig^B{nX 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 L F<{/c9, 9.4 编辑输入平面 132 X"hdCY% 9.5 设置模拟参数 134 Kd,8PV*_ 9.6 运行模拟 135 +hiskV@ v 10 电光调制器 138 ~|CWy 10.1 定义电解质材料 139 kz=Ql|@ 10.2 定义电极材料 140 nev@ykP6 10.3 定义轮廓 141 B=!&rKF 10.4 绘制波导 144 4 q-/R 10.5 绘制电极 147 ]]"O)tWHj 10.6 静电模拟 149 %mF:nU4 10.7 电光模拟 151 -/)>DOgUq 11 折射率(RI)扫描 155 zvEofK 11.1 定义材料和通道 155 {~*^jS']5 11.2 定义布局设置 157 OS-
Xh-:z 11.3 绘制线性波导 160 [T}Lq~ 11.4 插入输入面 160 Hs6?4cgj 11.5 创建脚本 161 c2E*A+V#u 11.6 运行模拟 163 ~9ZW~z' 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 rm}%C(C{J 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 IJ[r!&PY 12.1 定义材料 165 =(aA`:Nl 12.2 创建参考轮廓 166 oeKVcVP|'& 12.3 定义布局设置 166 (i 2R1HCa 12.4 用户自定义轮廓 167 c;6[lv 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 8GN_3pT 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 AX{X:L8Ut2 13.1 定义材料 173 i$?$X, 13.2 创建钛扩散轮廓 173 /8Wfs5N 13.3 定义晶圆 174 /BN_K8nb` 13.4 创建器件 175 3bU(ea^e$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5 *R{N
~> 13.6 定义电极区域 178 NB^+Hcb$ +`RQ^9 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 *r90IS}A$2 13.8 运行模拟 182 |^09ny| 13.9 创建脚本 184 -xVp}RLT 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 KHO@"+ 14.1 理论背景 186 C0`Bi:Ze 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 :HiAjaA1pg 14.3 生成脚本数据 190 14DHU 14.4 导出散射数据 193 m8ApiGG 14.5 创建臂 194 gJFx#s0?6. 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 |O';$a1S 14.7 加载两个臂的文件 200 kfW"vI+d 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 3QF/{$65! 14.9 连接元件 202 ^Ay>%`hf* 14.10 运行模拟 203 uB@~x Q_V 14.11 创建图以查看结果 204 \#(tI3 eJ
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