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前 言 Cf[tNq o,rF 15 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。 V"#0\|]m T)zk2\u 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。 W22S/s =0cTct6\ 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。 *?m)VvR>| #kW=|8X 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。 ^)dsi .Pm5nS 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。 ZG=]b% %L.S~dN6 《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 Ub3$ ` [PIMG2"G 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 xv]z>4@z, NljpkeX' 目 录 Dmh$@Uu#F 1 入门指南 4 if'=W6W 1.1 OptiBPM安装及说明 4 [5P-K{Ko 1.2 OptiBPM简介 5 {I{ 0rV 1.3 光波导介绍 8 >fC&bab 1.4 快速入门 8 M1Q&)am 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ]ae(t`\l^ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 fV"Y/9}( 2.2 定义布局设置 29 Wg}KQ6
6 2.3 创建一个MMI耦合器 31 p cLKE
ZK 2.4 插入input plane 35 f+:iz'b#U 2.5 运行模拟 39 8>C4w 5kF 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ,Q"'q0hM= 3 创建一个单弯曲器件 44 0fqcPi 3.1 定义一个单弯曲器件 44 =IL\T8y09 3.2 定义布局设置 45 RE t&QP 3.3 创建一个弧形波导 46
7UBDd1 3.4 插入入射面 49 3/RwCtc 3.5 选择输出数据文件 53 b~.$1oZ 3.6 运行模拟 54 Nn_fhc> 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 s\d3u`G 4 创建一个MMI星形耦合器 60 Gpu[<Z4 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ]xvA2!)Q 4.2 定义布局设置 61 V[.{cY?6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 w[z=x 4.4 插入输入面 62 ?xaUWD 4.5 运行模拟 63
9tpyrGv 4.6 预览最大值 65 q[Ai^79 4.7 绘制波导 69 +C`!4v\n 4.8 指定输出波导的路径 69 ~ikp'5 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 nYtkTP!J6 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 phDIUhL$z 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 b()8l'x_|K 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ^y>V-R/N 5.1 定义波导材料 75 =o(}=T>:" 5.2 定义布局设置 76 W1)SgiXnuy 5.3 创建波导 76 H
r:*p6 5.4 修改输入平面 77 URVW5c 5.5 指定波导的路径 78 'pA%lc) 5.6 运行模拟 79 qK'mF#n0# 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 j"jssbu} 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ewcFzlA@ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 0j$=KA 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 :Ou~?q%X 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 $@VJ@JAe 6.2 定义布局结构 89 fS}Eu4Xe 6.3 绘制并定位波导 91 Uv59 XF$ 6.4 生成布局脚本 95 $l,U) 6.5 插入和编辑输入面 97 q;AD#A|\ 6.6 运行模拟 98 R V#w0 r 6.7 修改布局脚本 100 HP*)^`6X
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 0-p^ oA 7 应用预定义扩散过程 104 .EhC\QpP 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 -(57C*#ap 7.2 定义布局设置 106 Ps0Cc _ 7.3 设计波导 107 hEjvtfM9\- 7.4 设置模拟参数 108 ZvuY]=^3 7.5 运行模拟 110 moM'RO,M 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 y1 a%f.F` 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 dtuCA"D 7.8 添加一个新的轮廓 111 L@MCB-@V 7.9 创建上方的线性波导 112 azmeJpC 8 各向异性BPM 115 0^{Tq0Ri[ 8.1 定义材料 116 7'+`vt#E 8.2 创建轮廓 117 EW]DzL3 8.3 定义布局设置 118 tic3a1 8.4 创建线性波导 120 g,E)F90 8.5 设置模拟参数 121 ,pcyU\68v 8.6 预览介电常数分量 122 Fz8& Jn! 8.7 创建输入面 123 jGLmgJG-P 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ->|eMV'd 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 =0e>'Iw2 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 tDAX
pi( 9.2 定义布局设置 130 '5$: #|- 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 1mgw0QO 9.4 编辑输入平面 132 <> =(BAw 9.5 设置模拟参数 134 ++2a xRl 9.6 运行模拟 135 (6[< |