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前 言 9C)3
b3 M$4=q((0 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 5-WRv; ?7nr\g"g( OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 =_m9so |~bR.IA 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 %::deV7 'uf\.F 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 MjXE|3& waWKpk1Wo 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 9+8!xwR: 9kX=99kf[ 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 ?9gTk
\s?R 9ze| s^ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 z(`
}:t z1'FmwT 目 录 k8
;uC~L 1 入门指南 4 ){ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 *fH_lG% 1.2 OptiBPM简介 5 o!toO&= 1.3 光波导介绍 8 ey\m)6A$ 1.4 快速入门 8 %t`SSW7I 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 $ ~,}yh; 2.1 定义MMI耦合器材料 28 O%JsUKV 2.2 定义布局设置 29 ]Q4PbW 2.3 创建一个MMI耦合器 31 wLOQhviI^- 2.4 插入input plane 35 "rx^M*" 2.5 运行模拟 39 8L-4}!~C 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 _))I.c=v 3 创建一个单弯曲器件 44 8@%mnyQ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 45+%K@@x 3.2 定义布局设置 45 hY=w|b=Y 3.3 创建一个弧形波导 46 F?8BS*r_ 3.4 插入入射面 49 _}e7L7B7g 3.5 选择输出数据文件 53 BU9J_rCIv 3.6 运行模拟 54 )Ab6!"' 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 cZgMA8
F 4 创建一个MMI星形耦合器 60 2sqm7th 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ',JrY) 4.2 定义布局设置 61 i>Fvmw 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Lvi[*une| 4.4 插入输入面 62 gE@$~Q>M 4.5 运行模拟 63 /BMtcCPG! 4.6 预览最大值 65 Ts(t:^
4.7 绘制波导 69 oe!:|ck< 4.8 指定输出波导的路径 69 )_77>f% 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 l@N;sI<O- 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 l801`~*gO 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 JAlU%n?R 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 !8Z2X!$m{< 5.1 定义波导材料 75 6X7s 4 5.2 定义布局设置 76 -]Q(~'a 5.3 创建波导 76 n$XdSh/ 5.4 修改输入平面 77 IX<r5!
5.5 指定波导的路径 78 J ;UBnCg 5.6 运行模拟 79 #e.jY_ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 {[2tG U9 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 k]?z~ p 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 JBR[;
zM 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 *me,(C 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 l#D-q/k? 6.2 定义布局结构 89 JFM"ii{8 6.3 绘制并定位波导 91 9<|m4 6.4 生成布局脚本 95 Ys-Keyg 6.5 插入和编辑输入面 97 e(yQKwVD 6.6 运行模拟 98 z,{e]MB)M 6.7 修改布局脚本 100 #(%t*"IY; 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ~{L.f94N 7 应用预定义扩散过程 104 'h-3V8m^e 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 fokwW}>B[f 7.2 定义布局设置 106 #B @X 7.3 设计波导 107 5x8'K7/4. 7.4 设置模拟参数 108 |9>*$Fe" 7.5 运行模拟 110 07x=`7hs} 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 %
f2<U;ff 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 "7Eo>g 7.8 添加一个新的轮廓 111 24| 7.9 创建上方的线性波导 112 ,e9CJ~a 8 各向异性BPM 115 ?75\>NiR 8.1 定义材料 116 (/"thv5vT{ 8.2 创建轮廓 117 g b -Bxf 8.3 定义布局设置 118 W*k` 8.4 创建线性波导 120 &Hv;< 8.5 设置模拟参数 121 9Z&?R++? 8.6 预览介电常数分量 122 Kw)KA^KF 8.7 创建输入面 123 o2DtCU-A 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 RfKc{V 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ~32Pjk~ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 P:
n# S % 9.2 定义布局设置 130 wL;]1&Qq 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
Dk6?Nwy" 9.4 编辑输入平面 132 ],n%Xp 9.5 设置模拟参数 134 U\Ct/U&A? 9.6 运行模拟 135 +p3 Z#KoC 10 电光调制器 138 TfJL+a0 10.1 定义电解质材料 139 (@ "=F6P 10.2 定义电极材料 140 l '/N3&5 10.3 定义轮廓 141 tWm> j 10.4 绘制波导 144 7Yuk
10.5 绘制电极 147 A8J8u,u9 10.6 静电模拟 149 5O&d3;p' 10.7 电光模拟 151 C` pp 11 折射率(RI)扫描 155 "Nbos.a]5 11.1 定义材料和通道 155 'Q5&5UrBr 11.2 定义布局设置 157 KxY$PgcC 11.3 绘制线性波导 160 <P1rqM9^ 11.4 插入输入面 160 ?0{yq>fTu 11.5 创建脚本 161 R2l[Q){! 11.6 运行模拟 163 4IZlUJ?j+c 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 AM'gnP> 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ?w*yW;V` 12.1 定义材料 165 wxj>W[V 12.2 创建参考轮廓 166 D}w<84qX 12.3 定义布局设置 166 \<ZLoy_ 12.4 用户自定义轮廓 167 m%pBXXfGYj 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 >V(zJ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 "A;s56 }'& 13.1 定义材料 173 .)7:= 13.2 创建钛扩散轮廓 173 , ;%yf? 13.3 定义晶圆 174 pYt/378w 13.4 创建器件 175 Nsn~@.UuSW 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8V-,Xig;` 13.6 定义电极区域 178 Gg|M+M?+ ~Q?!W0ZBE 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 A[`G^$ 13.8 运行模拟 182 Vv8_\^g] 13.9 创建脚本 184 X8b|]Nr 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ]*3:DU 14.1 理论背景 186 2U}m RgJu 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 # ORO&78 14.3 生成脚本数据 190 D<t~e$ H 14.4 导出散射数据 193 %k2FPmA6 14.5 创建臂 194 /THnfy\ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 wz#A1F 14.7 加载两个臂的文件 200 :I
\9YzSs@ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 y])).p P 14.9 连接元件 202 \vCGU>UY 14.10 运行模拟 203 h*3{6X#(/ 14.11 创建图以查看结果 204 ;#&fgj 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 B_k2u
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