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前 言 ]H}2|~c lN,a+S/' 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。 SlR//h y_Urzgm( 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。 r~f;g9I PQSmBTs. 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} K]Li
DwGM+)! 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。 87+fd_G U0:*?uA. 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。 B>!mD{N aEIz,^3 《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 $`/UG0rdC ZCc23UwI 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 tUc<ExvP, :?g+\:`/0j 目 录 w(S~}'Sg*P 1 入门指南 4 /NCN wAj7 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ?#(LH\$l_ 1.2 OptiBPM简介 5 j<0;JAL 1.3 光波导介绍 8 Q8m%mJz~] 1.4 快速入门 8 IjRUr \ l 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Z.Z;p/4F 2.1 定义MMI耦合器材料 28 $6wSqH?q 2.2 定义布局设置 29 o ^UOkxs. 2.3 创建一个MMI耦合器 31
J@_^] 2.4 插入input plane 35 E wFq1~ 2.5 运行模拟 39 q@[F|EF= 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ^GY^g-R 3 创建一个单弯曲器件 44 Y!_c/ !Tx 3.1 定义一个单弯曲器件 44 h`N2M, 3.2 定义布局设置 45 *p\Zc*N;% 3.3 创建一个弧形波导 46 YF-E1`+?< 3.4 插入入射面 49 dEKu5GI 3.5 选择输出数据文件 53 tNzO1BK 3.6 运行模拟 54 7>O`UT<t4@ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 .-tR <{
g 4 创建一个MMI星形耦合器 60 Zf!Q4a" 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 xlwf @XW 4.2 定义布局设置 61 ZZo<0kDk 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 "D_:`@V( 4.4 插入输入面 62 PLs`Ci|` 4.5 运行模拟 63 `Tyd1!~ 4.6 预览最大值 65 Q> y! 4.7 绘制波导 69 ez[x8M> 4.8 指定输出波导的路径 69 Tf]ou5| 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Ru*gbv,U 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
a}FyJp 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 CQ/+- -o 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 W#P\hx 5.1 定义波导材料 75 8YlZ({f 5.2 定义布局设置 76 jwE= 5.3 创建波导 76 H2:
Zda# 5.4 修改输入平面 77 U- 1UWq 5.5 指定波导的路径 78 ;#v3C; 5.6 运行模拟 79 16 `M=R 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 7JQ4*RM 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 K\U`gTGc 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9Q s5e 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 *,lDo9 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 *m<[ sS 6.2 定义布局结构 89 zc)nDyn 6.3 绘制并定位波导 91 WcKDerc 6.4 生成布局脚本 95 #9DJk,SP 6.5 插入和编辑输入面 97 k $gcQ:| 6.6 运行模拟 98 l%GArH` 6.7 修改布局脚本 100 0/f|ZH ~! 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Bv@p9 ]
n 7 应用预定义扩散过程 104 )Wq1af
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 TU~y;:OJ 7.2 定义布局设置 106 N^oP,^+U 7.3 设计波导 107 )$E){(Aa 7.4 设置模拟参数 108 v0 :n:q 7.5 运行模拟 110 SEzjc ~@3 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 "*X\'LPs= 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 UG`~RO 7.8 添加一个新的轮廓 111 y<- ]'Yts 7.9 创建上方的线性波导 112 \HzmhQb+m 8 各向异性BPM 115 o ;Z"I & 8.1 定义材料 116 A)n_ST0 8.2 创建轮廓 117 A~vx,|I 8.3 定义布局设置 118 "]]LQb$ 8.4 创建线性波导 120
p )JR5z 8.5 设置模拟参数 121 #bt f|\D 8.6 预览介电常数分量 122 @B>D>B 8.7 创建输入面 123 iU 6,B 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 1DcBF@3sWG 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 m"Mj3Z: 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Y3[KS;_fr9 9.2 定义布局设置 130 UwS7B~ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 +0%r@hTv&> 9.4 编辑输入平面 132 XTF[4#WO 9.5 设置模拟参数 134 '12*'Q+{+ 9.6 运行模拟 135 Het"x 10 电光调制器 138 `(?c4oq,c> 10.1 定义电解质材料 139 KM[0aXOtv 10.2 定义电极材料 140 E%v0@ 10.3 定义轮廓 141 _w?!Mu 10.4 绘制波导 144 )HE{`yiLL 10.5 绘制电极 147 qtAt=` s 10.6 静电模拟 149 GBBr[}y- 10.7 电光模拟 151 t6+W 11 折射率(RI)扫描 155 xP_%d, 11.1 定义材料和通道 155 y'^U4# ( 11.2 定义布局设置 157 rMIX{K)'f 11.3 绘制线性波导 160 l@GJcCufE 11.4 插入输入面 160 &\6},JN 11.5 创建脚本 161 -(
p%+` 11.6 运行模拟 163 !6X6_ +}M 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 !~?/D 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 (kY0< 12.1 定义材料 165 hL/u5h%$ 12.2 创建参考轮廓 166 #|je m 12.3 定义布局设置 166 8=Oym~ 12.4 用户自定义轮廓 167 LRu*%3xx 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 [5IbR9_ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 g!_#$az3 13.1 定义材料 173 1HNP@9ga 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ["&{^ 13.3 定义晶圆 174 Gf#l ^yr 13.4 创建器件 175 )ddJ\: 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Dmi.@. 13.6 定义电极区域 178 r{r~!=u N5zWeFq@6 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 |z3!3?%R 13.8 运行模拟 182 KZg2`8F 13.9 创建脚本 184 FD E?O]^ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 XTX/vbge3m 14.1 理论背景 186 Q .Nw#r+m 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 /# Jvt 14.3 生成脚本数据 190 uZL,%pF3A 14.4 导出散射数据 193 U'F}k0h?\' 14.5 创建臂 194 @:CM<+ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 !\{2s!l~ 14.7 加载两个臂的文件 200 q
6UZ`9&z 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 u(1m#xr8$ 14.9 连接元件 202 Jy}~ZY 14.10 运行模拟 203 9[VYd ' 14.11 创建图以查看结果 204 IxUj(l1Fm {G vGV iT{4-j7|P4 QQ:2987619807 V#$QKn`;
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