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前 言 -zMvpe-am& s.rQiD 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。 X_nbNql iG"v 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。 @
U"Ib 3BGcDyYE 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。 7VZ ^J`3 K$D+TI) 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 *0@Z+'M? yK"\~t[@X: 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 -c1-vGW/ bv(+$YR 《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 yx&}bu\ a6ryyt 5 上海讯技光电科技有限公司 .pe.K3G& .t>SbGC 目 录 2?Ryk`2i) 1 入门指南 4 ".Q]FE@> 1.1 OptiBPM安装及说明 4 +}(]7du 1.2 OptiBPM简介 5 %
q!i 1.3 光波导介绍 8 ,wg (}y' 1.4 快速入门 8 }j1;0 kb? 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 6tP!( 2.1 定义MMI耦合器材料 28 u81F^72U 2.2 定义布局设置 29 y]obO|AH 2.3 创建一个MMI耦合器 31 K%BFR,)g 2.4 插入input plane 35 Pq35w#`! 2.5 运行模拟 39 q[vO
mes 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 g0a!auWM 3 创建一个单弯曲器件 44 k5bv57@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 E=S_1 3.2 定义布局设置 45 f>mEX='w 3.3 创建一个弧形波导 46 \8a014 3.4 插入入射面 49 J32{#\By 3.5 选择输出数据文件 53 w""u]b%:r 3.6 运行模拟 54 I
Gb'ii=A 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 y|*4XF<b 4 创建一个MMI星形耦合器 60 @q]!C5
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 uQW[2f 4.2 定义布局设置 61 .3Smqwm=Y 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 :mCGY9d4L 4.4 插入输入面 62 \!uf*=d 4.5 运行模拟 63 n]5Pfg|a 4.6 预览最大值 65 :18}$ 4.7 绘制波导 69 U:MZN[Cc[ 4.8 指定输出波导的路径 69 FU}- .Ki 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 #q0xlF@ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Ebi~gGo 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 1uA-!T*e> 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 CnY dj~ 5.1 定义波导材料 75 6OPNP0@r 5.2 定义布局设置 76 !{uV-c-5, 5.3 创建波导 76 {BA Z`I 5.4 修改输入平面 77 B@ \0b| 5.5 指定波导的路径 78 -ECnX/ " 5.6 运行模拟 79 C;70,!3 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 WYCDEoqU2 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 hdM?Uoo(4a 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 biffBC:q 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }!s$
/Kn 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 r[j@@[)" 6.2 定义布局结构 89 T%}x%9VO7 6.3 绘制并定位波导 91 j}jU.\*v< 6.4 生成布局脚本 95 hiR+cPSF 6.5 插入和编辑输入面 97 7#*O|t/' 6.6 运行模拟 98
zn*i 6.7 修改布局脚本 100 P8CIKoKCV 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 waV4~BdL 7 应用预定义扩散过程 104 n1+J{EPH 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 9@Z++J.^y 7.2 定义布局设置 106 ;%u)~3B$JK 7.3 设计波导 107 `wLmGv+V 7.4 设置模拟参数 108 Dp@m"_1`+ 7.5 运行模拟 110 ?0s&Kz4B 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 a[lx&CHgI 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 yAel4b/} 7.8 添加一个新的轮廓 111 EJaO"9
( 7.9 创建上方的线性波导 112 tjm@+xs 8 各向异性BPM 115 Xd~li fF 8.1 定义材料 116 ><6g-+*k 8.2 创建轮廓 117 wLQM]$O 8.3 定义布局设置 118 zfml^N 8.4 创建线性波导 120 jN7Z}1` 8.5 设置模拟参数 121 D%'rq 8.6 预览介电常数分量 122 (jE[W: 8.7 创建输入面 123 n6IN I~, 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 I)G.tJZ
e 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 .7#04_aP 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 hA"z0Fszh 9.2 定义布局设置 130 #xrE^Txh 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 (W`=`]! 9.4 编辑输入平面 132 D4GXZX8K 9.5 设置模拟参数 134 lCK:5$
z0 9.6 运行模拟 135 A)^A2xZQ 10 电光调制器 138 !P _'n 10.1 定义电解质材料 139 sE(mK<{pk 10.2 定义电极材料 140 3Q+THg3~? 10.3 定义轮廓 141 iJu$& |