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前 言 Pe11azJ ]'>jw#|h 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。 +I:/8,&-x w-@6qMJ 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。 KO[Ty' o##!S6:A 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。 B~O<?@]d cb. -AlqQ 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。 =4!m]*y Vy=+G~ 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。 Qdc)S>gp C8(0|XX 《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 2q9$5 2@N-#x' 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 (&_~eYZU [8acan+
2l 目 录 uFvR(LDb&g 1 入门指南 4 (~"#=fs.L 1.1 OptiBPM安装及说明 4 a'>n'Y~E 1.2 OptiBPM简介 5 (8N E'd8 1.3 光波导介绍 8 $L ]M3$\9 1.4 快速入门 8 H5jk#^FD 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 j:^gmZ;J 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ScT{Tb]9bt 2.2 定义布局设置 29 &$~irI 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ^7*zi_Q 2.4 插入input plane 35 Tj6Czq=*%T 2.5 运行模拟 39 T w1&<S 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 7WNUHLEt 3 创建一个单弯曲器件 44 I(/*pa?m{ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 3A! |M5 3.2 定义布局设置 45 .rl Lt5b% 3.3 创建一个弧形波导 46 "837b/>/ 3.4 插入入射面 49 YYe=E,q 3.5 选择输出数据文件 53 8>I4e5Ym 3.6 运行模拟 54 q1rD>n&d 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 _.m|Ml,`{ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 |vBy=: 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 &IG*;$c! 4.2 定义布局设置 61 dTwYDV}: 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 xd4~[n\hm 4.4 插入输入面 62 wS|hc+1 4.5 运行模拟 63 2LCOB&-Ww 4.6 预览最大值 65 }YU\}T-P 4.7 绘制波导 69 TFXKC l 4.8 指定输出波导的路径 69 1>bNw-kz7 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 A5s;<d0 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 a3Xd~Qs 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 >52%^ ? 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 r\ C"Fx^ 5.1 定义波导材料 75 .k,,PuP 5.2 定义布局设置 76 [z'jL'\4 5.3 创建波导 76 B @8lD\ 5.4 修改输入平面 77 E>u U6#v 5.5 指定波导的路径 78 q0nIJ( 5.6 运行模拟 79 zXIdup@ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Fj`K$K? 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 >h$Q%w{V 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Z dT- 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ;O<-4$ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 8RcLs1n/ 6.2 定义布局结构 89 79+i4(H 6.3 绘制并定位波导 91 ^SIA%S3 6.4 生成布局脚本 95 (543`dqAmC 6.5 插入和编辑输入面 97 onIZ&wrk 6.6 运行模拟 98 4)p ID` 6.7 修改布局脚本 100 vPrlRG6 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
c^z)[ 7 应用预定义扩散过程 104 n.G.fbO 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 qCF&o7*oN 7.2 定义布局设置 106 T sdgg?# 7.3 设计波导 107 {f;DhB-jj 7.4 设置模拟参数 108 RW<4", 7.5 运行模拟 110 UMK9[Iy$<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 Bc'Mj=>; 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 xZVZYvC,t 7.8 添加一个新的轮廓 111 #@E:|^$1y 7.9 创建上方的线性波导 112 ^-"tK:{ 8 各向异性BPM 115 S Erh"~[ 8.1 定义材料 116 ~^fb`f+% 8.2 创建轮廓 117 tY#Zl 54~{ 8.3 定义布局设置 118 yqP=6 8.4 创建线性波导 120 G\~?.s|^ 8.5 设置模拟参数 121 6lUC$B Y 8.6 预览介电常数分量 122 p!\GJ a", 8.7 创建输入面 123 .Y^pDR12 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ;
FHnu| 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 l9&L$,= 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 _\{/#J;lN 9.2 定义布局设置 130 28 zZ3|Z3 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ~JP3C5q 9.4 编辑输入平面 132 ~Q}!4LH 9.5 设置模拟参数 134 ]&tcocq 9.6 运行模拟 135 z|zEsDh; 10 电光调制器 138 ;Nd'GA+1;( 10.1 定义电解质材料 139 (B03f$8}*_ 10.2 定义电极材料 140 G9@5 !- 10.3 定义轮廓 141 U
U#tm 10.4 绘制波导 144 sH]T1z 10.5 绘制电极 147 ?A-f_0<0 10.6 静电模拟 149 uG-S$n"7K 10.7 电光模拟 151 ,R=$qi| 11 折射率(RI)扫描 155 E%a&6W 11.1 定义材料和通道 155 BnaI30- 11.2 定义布局设置 157 {Q@?CT 11.3 绘制线性波导 160 \C{Zqo, 11.4 插入输入面 160 =)a%,H 11.5 创建脚本 161 $'yWg_( 11.6 运行模拟 163 3ug~m-_ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 >:BgatyPH 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 tTh4L8fO 12.1 定义材料 165 AtxC(gm 1 12.2 创建参考轮廓 166 F)@zo/u5L 12.3 定义布局设置 166 +RnWeBXAT 12.4 用户自定义轮廓 167 6P)D M 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 *^CN2tm 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ~yA^6[a = 13.1 定义材料 173 8G3.bi'q 13.2 创建钛扩散轮廓 173 qxYCT$1 13.3 定义晶圆 174 TP)o0U 13.4 创建器件 175 :)FNhx3 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 </R@)_' 13.6 定义电极区域 178 MM( ,D&
Z x'SIHV4M@Q 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 E )2/Vn2 13.8 运行模拟 182 Dj 6^|R$z& 13.9 创建脚本 184 `G=+qti 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 :^FH.6}x 14.1 理论背景 186 dCLNZq h6 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ngk:q5Tp 14.3 生成脚本数据 190 rd"!&i 14.4 导出散射数据 193 ++ObsWZ 14.5 创建臂 194 w{]B)>! 1W 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ZZc^~ 14.7 加载两个臂的文件 200 CZ%KC$l.5 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 $-<yX<. 14.9 连接元件 202 %=V"
}P[ 14.10 运行模拟 203 K<WowU 14.11 创建图以查看结果 204 "Nz"|-3Irv 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 6j|~oMYP
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