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前 言 W=N+VqK -_=nDH 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。 }T(D7|^R <sb~ ^B 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。 P)Jgs
dm\F 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。 /6)<}# f\|w' 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。 o_izl\ 3#3n!( 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。 I fK,b*% ejSji-Qd 《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 (nQ^ KI"#f$2& 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Snj'y,p[ u|\1hLXX 目 录 g|o,uD 1 入门指南 4 yb<fpM 1.1 OptiBPM安装及说明 4 zVViLUwG 1.2 OptiBPM简介 5 lU8l}Ndz" 1.3 光波导介绍 8 pC#E_*49 1.4 快速入门 8 )8a~L8oN 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 )3cAQ'w 2.1 定义MMI耦合器材料 28 8SMxw~9$ 2.2 定义布局设置 29 s:n6rG 2.3 创建一个MMI耦合器 31 sA+ }TNhq 2.4 插入input plane 35 (>LF(ll 2.5 运行模拟 39 Amtq"<h9a 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 9)l$ aBa 3 创建一个单弯曲器件 44 l0|5t)jF- 3.1 定义一个单弯曲器件 44 1I%w?^sm_ 3.2 定义布局设置 45 #]\Uk,mhZB 3.3 创建一个弧形波导 46 /J]5H 3.4 插入入射面 49 /!0={G 3.5 选择输出数据文件 53 &h}#HS>l 3.6 运行模拟 54 |Tv#4st 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 t*p71U4+I 4 创建一个MMI星形耦合器 60 xVw9v6@`h 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 lov!o:dJ 4.2 定义布局设置 61 $zUP?Gq! 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 &sl0W-;0 4.4 插入输入面 62 f[]dfLS"W 4.5 运行模拟 63 Sh/08+@+L: 4.6 预览最大值 65 lt/1f{v[: 4.7 绘制波导 69
{y)=eX9 4.8 指定输出波导的路径 69 5tl< 3g` 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 0-B5`=yU 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ]a>n:p]e 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 !Mx$A$Oj> 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 y#`tgJ: 5.1 定义波导材料 75 G?yLo 'Ulo 5.2 定义布局设置 76 _5w]a 2 5.3 创建波导 76 F/]2G^- 5.4 修改输入平面 77 2_>N/Z4T 5.5 指定波导的路径 78 R7%#U`Q^A 5.6 运行模拟 79 zOJ%} 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 \P[Y`LYL 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 C2!|OQ9A2 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 =0
#OU 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Lw1Yvtn 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 <]ox;-56 6.2 定义布局结构 89 )Om*@;r( 6.3 绘制并定位波导 91 d z|or9& 6.4 生成布局脚本 95 W" scV@HKu 6.5 插入和编辑输入面 97 Zj(AJ* r 6.6 运行模拟 98 b1cy$I 6.7 修改布局脚本 100 ?4YGT 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ;[ZEDF5H 7 应用预定义扩散过程 104 @@f"%2ZR[ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 {FI&^39
F$ 7.2 定义布局设置 106 `>o{P/HN 7.3 设计波导 107 -E[Kml~U 7.4 设置模拟参数 108 :@Pl pFK 7.5 运行模拟 110 U4'#T%* 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 $t+,Tav 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 b1I]>\ 7.8 添加一个新的轮廓 111 XPc^Tq 7.9 创建上方的线性波导 112
l]5KN 8 各向异性BPM 115 }{Pp]*I<A 8.1 定义材料 116 JtE M,tK 8.2 创建轮廓 117 6jaEv# 8.3 定义布局设置 118 xo^b&ktQd 8.4 创建线性波导 120 l$KA)xbI 8.5 设置模拟参数 121 `bq<$e 8.6 预览介电常数分量 122 J0WxR&%a) 8.7 创建输入面 123 )$2QZ
qX 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 -_g0C^:<, 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 iI T;K@& 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 '@v\{ l 9.2 定义布局设置 130 #~]zhHI 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 C[cbbp 9.4 编辑输入平面 132 `7E;VL^Y1 9.5 设置模拟参数 134 ZvM(Q=^ 9.6 运行模拟 135 WCZjXDiwJ 10 电光调制器 138 ]h`&&B qt 10.1 定义电解质材料 139 )MVz$h{c.] 10.2 定义电极材料 140 (TtkFo'!U 10.3 定义轮廓 141 l:~/<`o 10.4 绘制波导 144 ;fTKfa 10.5 绘制电极 147 tAd%#:K 10.6 静电模拟 149 LVM%"sd? 10.7 电光模拟 151 Y(ykng 11 折射率(RI)扫描 155 >b}o~F^J 11.1 定义材料和通道 155 mthA4sz 11.2 定义布局设置 157 g{)dP!} 11.3 绘制线性波导 160 :LQYo'@yB 11.4 插入输入面 160 tU5zF.% 11.5 创建脚本 161 QW~E&B% 11.6 运行模拟 163 KAJi 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 1ba~SHi 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 B:Oa}/H
12.1 定义材料 165 "]*&oQCI 12.2 创建参考轮廓 166 9.M4o[ 12.3 定义布局设置 166 F~vuM$+d 12.4 用户自定义轮廓 167 yWc$>ne[L 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 /U*C\ xMm 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 df +l%9@ 13.1 定义材料 173 !PlEO 2at 13.2 创建钛扩散轮廓 173 xj)F55e? 13.3 定义晶圆 174 VT)oLj/A 13.4 创建器件 175 `{h*/Q 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 a5"D @E 13.6 定义电极区域 178 r|8d
4 C
82omL 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ub0.J#j@ 13.8 运行模拟 182 sE<V5`Z= 13.9 创建脚本 184 Ml{, 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 $)i")=Hy 14.1 理论背景 186 05#1w#i 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 &BLJT9Frx 14.3 生成脚本数据 190 gs[uD5oo< 14.4 导出散射数据 193 k"%~"9 14.5 创建臂 194 ~Ffo-Nd- 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ?!:ha;n 14.7 加载两个臂的文件 200 NA`SyKtg_ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 `?rSlR@+[I 14.9 连接元件 202 B]wk+8SMY. 14.10 运行模拟 203 HRCT} 14.11 创建图以查看结果 204 )EuvRLo{S7 1=c\Rr9] eK=xrk QQ:2987619807 mDABH@R
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