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前 言 !
{lcF% )}L*8 LV 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。 {H s""/sb _.0c~\VA 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。 |`T3H5X> wm0vqY+N$ 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。 @-~YQ@08` mLX1w)=r 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。 n
m(yFX?= AfW63;kH 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。 1)
V,>)Ak =Run 《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 ElAJR4'{*i 6'ye-}vD- 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ^zkTV_,cRp R-]QU`c 目 录 vfzGRr 1 入门指南 4 u.iFlU 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ^qqP):0y1V 1.2 OptiBPM简介 5 m>2b %GTh 1.3 光波导介绍 8 '"QC^Joz 1.4 快速入门 8 !OM9aITv[ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 OqUEj 0X 2.1 定义MMI耦合器材料 28 xjOy3_Js 2.2 定义布局设置 29 yAtM|:qq 2.3 创建一个MMI耦合器 31 @eMDRbgq;[ 2.4 插入input plane 35 ]3hz{zqV^ 2.5 运行模拟 39 [YP8z~ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ,R0@`t1 p 3 创建一个单弯曲器件 44 W]5kM~Q@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 @va{&i`%A7 3.2 定义布局设置 45 A=|LMJMWR 3.3 创建一个弧形波导 46 q:#,b0|bv 3.4 插入入射面 49 ;5#P? 3.5 选择输出数据文件 53 *{tn/ro6a 3.6 运行模拟 54 FOpOS?Cr' 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 S]ZO*+ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 &Th/Qv}[ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 6}R^L(^M 4.2 定义布局设置 61 >4 GhI65 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 3?Y%|ZVM 4.4 插入输入面 62 kM]:~b2 4.5 运行模拟 63 |tz1'YOB 4.6 预览最大值 65 |Z6rP- 4.7 绘制波导 69 Gh0H)
q 4.8 指定输出波导的路径 69 /MTS>[E 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Q@%VJPLv. 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 lT$Vv=M 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 l0Jpf9Aue 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 <Sm -Z,| 5.1 定义波导材料 75 _Pa(5-S'KR 5.2 定义布局设置 76 FB@c
+*1 5.3 创建波导 76 @Qd6a:-6 5.4 修改输入平面 77 }txHuq1Q. 5.5 指定波导的路径 78 a}#[mw@m= 5.6 运行模拟 79 ^R1
nOo/ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 eB/3MUz1 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 $y\'j5nk3 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 L':;Vv~- 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 gm8L5c
V 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ItQI M# 6.2 定义布局结构 89 TWl':} 6.3 绘制并定位波导 91 E&
T9R2Y 6.4 生成布局脚本 95 4 *He<2g 6.5 插入和编辑输入面 97 1W8[
RET 6.6 运行模拟 98 v[CX-CBZ? 6.7 修改布局脚本 100 6VolTy@(x 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 X"J79?5 7 应用预定义扩散过程 104 wke$ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ~6!=_" 7.2 定义布局设置 106 /-E>5 w U 7.3 设计波导 107 "vH@b_>9| 7.4 设置模拟参数 108 go6Hb> 7.5 运行模拟 110 ,f$A5RN 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 J[L$8y: 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ex $d~ 7.8 添加一个新的轮廓 111 )Be}Ev#)Zx 7.9 创建上方的线性波导 112 HCb7`(@ 8 各向异性BPM 115 y_qFXd 8.1 定义材料 116 [sFD-2y 8.2 创建轮廓 117 [HtU-8: 8.3 定义布局设置 118 `*9W{|~Gwx 8.4 创建线性波导 120 BI;in;Ln 8.5 设置模拟参数 121 3RscuD& 8.6 预览介电常数分量 122 |=l;UqB 8.7 创建输入面 123 Y!i4P#4+q 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
?.|qRzWL 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 p4<&N MG 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 [@#P3g\:>W 9.2 定义布局设置 130 r&0v,WSp&S 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 $Xk1'AzB8 9.4 编辑输入平面 132 wi:]o o# 9.5 设置模拟参数 134 -[`,MZf 9.6 运行模拟 135 n0@e%=H)I 10 电光调制器 138
Rla1,{1 10.1 定义电解质材料 139 +?*,J=/ 10.2 定义电极材料 140 DDN#w<# 10.3 定义轮廓 141 -78
t0-lM 10.4 绘制波导 144 O9=vz% 10.5 绘制电极 147 N#C,_ k 10.6 静电模拟 149 *7nlel 10.7 电光模拟 151 +_06{7@h 11 折射率(RI)扫描 155 *<xEM- 11.1 定义材料和通道 155 U|uvSJ)X 11.2 定义布局设置 157 PS`v3|d}}} 11.3 绘制线性波导 160 F_zs"ex/ 11.4 插入输入面 160 rh${pHl 11.5 创建脚本 161 d;:+Xd` 11.6 运行模拟 163 vxZvK0b620 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 7>wSbAR< 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 d#vq+wR 12.1 定义材料 165 _&.CI6 12.2 创建参考轮廓 166 tE9%;8;H 12.3 定义布局设置 166 r?\hZ* |M 12.4 用户自定义轮廓 167 fi:Z*- 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 opjrU$<]N 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 fwf]1@# 13.1 定义材料 173 "[BuQ0(g 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ]5YG*sD4 13.3 定义晶圆 174 KFLIO>hE 13.4 创建器件 175 -1:yqF.x 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 J ;i/X;^ 13.6 定义电极区域 178 5bH@R@3 m bMxzJRrNg 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 IpB0~`7YI 13.8 运行模拟 182 BB|w-W=Kd 13.9 创建脚本 184 gUy >I( 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 PLw;9^<
14.1 理论背景 186 }PK8[N
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 3E+u)f lmB 14.3 生成脚本数据 190 31
QT 14.4 导出散射数据 193 nr!kx)j 14.5 创建臂 194 7 H.2]X 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 D5]T.8kX(7 14.7 加载两个臂的文件 200 +K;
X$kB 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 &f|LjpMCf 14.9 连接元件 202 )4D |sN 14.10 运行模拟 203 *t3fbD 14.11 创建图以查看结果 204 S$=])^ dur 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 <nvz*s
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