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前 言 @*LESN>T@t Ib4 8` 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~!FEl; ph1veD<ZZ 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。 `S7${0e *SZ*S%oS3 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 l:kF0tj" {GH
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J" 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 RT2a:3f Ts:pk 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 `qsn; 2?7a\s 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 U`"nX)$ Ad7=JzV 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 P3YG:* V#6`PD6 目 录 !$5U\"M 1 入门指南 4 BT+ws@|[ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 WYE[H9x1? 1.2 OptiBPM简介 5 " mE<r2=@ 1.3 光波导介绍 8 dDk<J;~jGJ 1.4 快速入门 8
/m*vY` 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 [w)6OT 2.1 定义MMI耦合器材料 28 VL<)d- 2.2 定义布局设置 29 ^\\cGJ&8c 2.3 创建一个MMI耦合器 31 7b T5-=.
2.4 插入input plane 35 \9BIRY` 2.5 运行模拟 39 TM':G9n 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 D058=}^HE 3 创建一个单弯曲器件 44 S?=2GY 3.1 定义一个单弯曲器件 44 UeT"v?zP 3.2 定义布局设置 45 G\IH
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| 3.3 创建一个弧形波导 46 fr\UX}o 3.4 插入入射面 49 66%kq[ 3.5 选择输出数据文件 53 BiHBu8< 3.6 运行模拟 54 15gI-Qb 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 F+AShh 4 创建一个MMI星形耦合器 60 =N
n0)l 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 gzHjD-g-< 4.2 定义布局设置 61 $0K9OF9$ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 :h3
Gk;u 4.4 插入输入面 62 Md[nlz 4.5 运行模拟 63 QkzPzbF" 4.6 预览最大值 65 82Vxk 4.7 绘制波导 69 JX/rAnc@ 4.8 指定输出波导的路径 69 KFC zf_P! 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 )mZ`j. 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ;LH?Qu;e 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 `)H.TMI
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 d|6*1hby 5.1 定义波导材料 75 <H E'5b 5.2 定义布局设置 76 2&!G@5 5.3 创建波导 76 e v?Hz8Q;( 5.4 修改输入平面 77 JUU0Tx:`9) 5.5 指定波导的路径 78 e[n T'e 5.6 运行模拟 79 z/rN+ , 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 m.EWYO0XQ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 XUUS N 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Q.6pmaXrb 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 fwxyZBr 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 R_4600 6.2 定义布局结构 89 Mk[_yqoCO 6.3 绘制并定位波导 91 .6OE8w
1 6.4 生成布局脚本 95 O*yc8fUI 6.5 插入和编辑输入面 97 WFN5&7$ W 6.6 运行模拟 98 n2Ycq&O 6.7 修改布局脚本 100 XX}RbE#4 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 -F|(Y1OE 7 应用预定义扩散过程 104 tp*AA@~ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Gz~P
0Z^w} 7.2 定义布局设置 106 )X| uOg&| 7.3 设计波导 107 HPwmi[ 7.4 设置模拟参数 108 jPA?0h 7.5 运行模拟 110 eB!0:nHN 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 =`vUWONn 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 <r3F*S= 7.8 添加一个新的轮廓 111 &&(sZGw 7.9 创建上方的线性波导 112 t]"3vE> 8 各向异性BPM 115 lgA9p
4- 8.1 定义材料 116 d:=5y) 8.2 创建轮廓 117 Z:9"7^+ 8.3 定义布局设置 118 KH2a 2 8.4 创建线性波导 120 nKkI 8.5 设置模拟参数 121 <tgJ-rnL 8.6 预览介电常数分量 122 0xC{Lf& 8.7 创建输入面 123 U4O F{ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 A*~zdZ p 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 /_woCLwQ# 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 K}! VY` 9.2 定义布局设置 130 `N8A{8$qv 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 [Fr.ik 9.4 编辑输入平面 132 a{69JY5 9.5 设置模拟参数 134 CQzJ_aSJ( 9.6 运行模拟 135
}r*t
V) 10 电光调制器 138 OZLU>LU 10.1 定义电解质材料 139 i v&:X3iB 10.2 定义电极材料 140 U{n
0Z 10.3 定义轮廓 141 -5d8j<, 10.4 绘制波导 144 vQ26U(7\> 10.5 绘制电极 147 <q%buyQna 10.6 静电模拟 149 x@Z?DS$) 10.7 电光模拟 151 j$A~3O<e" 11 折射率(RI)扫描 155 AXz'=T}{ 11.1 定义材料和通道 155 oC.:mI 11.2 定义布局设置 157 SG;]Vr 11.3 绘制线性波导 160 (PE"_80Z 11.4 插入输入面 160 +;pdG[N 11.5 创建脚本 161 }O5c.3 11.6 运行模拟 163 KDwjck"5; 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 VGA?B@ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 E,u@,= j 12.1 定义材料 165 avykg( 12.2 创建参考轮廓 166 ]6W#P7 12.3 定义布局设置 166 z';p275 12.4 用户自定义轮廓 167 xv9SQ,n< 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 TR5"K{WDx 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 .& B_\* 13.1 定义材料 173 Qp!r_a&
13.2 创建钛扩散轮廓 173 70mQ{YNN 13.3 定义晶圆 174 RAR"9 N
. 13.4 创建器件 175 PDzVXLpC 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 u==bLl=$ 13.6 定义电极区域 178 \zR{D}aS @T|mHfQ8 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 <IGnWAWn 13.8 运行模拟 182 >QU1_'1r 13.9 创建脚本 184 9L]x9lI; 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 sr
sDnf 14.1 理论背景 186 /
\!hW-+]W 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 k2"Z:\?z 14.3 生成脚本数据 190 aYkm]w;C 14.4 导出散射数据 193 qeb:n$ 14.5 创建臂 194 a7)q^;:O 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 _}EGk4E 14.7 加载两个臂的文件 200 Gnr]qxL 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 _hMMm6a| 14.9 连接元件 202 ; mu9;ixZ 14.10 运行模拟 203 1K"``EvNB 14.11 创建图以查看结果 204 Gc<J x|Q7 n1a;vE{! W> s@fN9 QQ:2987619807 DAj@wn3K?
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