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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。 Yk[yG;W JTrxh] 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。 HnrT;!C~ ?mnwD ]u 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^, / X#IVjc:&L 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。 v@[MX- ,8 ?:~ `? 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。 [K,&s8N5 Ry tQNwv3 《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 R/U"]Rc e%#9|/uP 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 B$aboL2 $}N'm 目 录 19h8p>Sx0 1 入门指南 4 b>?X8)f2e 1.1 OptiBPM安装及说明 4 h$y1"!N( 1.2 OptiBPM简介 5 o^2.&e+dQ 1.3 光波导介绍 8 -&y{8<bu4H 1.4 快速入门 8 t: r 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Lr_+)l 2.1 定义MMI耦合器材料 28 RR*<txdN 2.2 定义布局设置 29 jmz, 1[ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ="z\ 2.4 插入input plane 35 ZI-)' 2.5 运行模拟 39 P8piXG 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 >DpnIWn 3 创建一个单弯曲器件 44 e=QnGT*b5 3.1 定义一个单弯曲器件 44 UII R$,XB 3.2 定义布局设置 45 oe# :EfT 3.3 创建一个弧形波导 46 Fn yA;,* 3.4 插入入射面 49 %
=br-c 3.5 选择输出数据文件 53 .^fq$7Y}7 3.6 运行模拟 54 C
3b 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 S2w|\" 4 创建一个MMI星形耦合器 60 x=gZ7$?A 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 0'% R@| 4.2 定义布局设置 61 :TxfkicN\ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 eZk
[6H 4.4 插入输入面 62 W1i Kn 4.5 运行模拟 63 $*{PUj 4.6 预览最大值 65 /)e&4.6 4.7 绘制波导 69 ~W_m<#K( 4.8 指定输出波导的路径 69 Q9]7.^l 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 VrrCW/o 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 : DCj2" 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 m&EwX ^1- 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 0,{Dw9W: 5.1 定义波导材料 75 HFB2ep7N 5.2 定义布局设置 76 Zm4IN3FGLv 5.3 创建波导 76 ?S36)oZzg 5.4 修改输入平面 77 gQCkoQi:j 5.5 指定波导的路径 78 cL7je 5.6 运行模拟 79 uL1e? 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 3W5|Y@0 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 pdngM8n 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 b(&2/|hd 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 j_H{_Ug 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 k^:$ETW2
D 6.2 定义布局结构 89 *}$T:kTH 6.3 绘制并定位波导 91 <}L`d(E@f 6.4 生成布局脚本 95 P*BA 6.5 插入和编辑输入面 97 5rr7lwWZ 6.6 运行模拟 98 ]3BTL7r 6.7 修改布局脚本 100 =hH>]$J[ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 y4t M0h 7 应用预定义扩散过程 104 ;^^u _SuH 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Hl8-1M$& 7.2 定义布局设置 106 b54<1\& 7.3 设计波导 107 |K YON Q 7.4 设置模拟参数 108 snK$? 9vh 7.5 运行模拟 110 . Zrt/; 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 G^ZL,{ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 <!v^Df 7.8 添加一个新的轮廓 111 .9#4qoM' 7.9 创建上方的线性波导 112 ~*GJO74 8 各向异性BPM 115 !k)}p_e 8.1 定义材料 116 BuCU_/H 8.2 创建轮廓 117 :_~UO^*h 8.3 定义布局设置 118 Ou"QUn| 8.4 创建线性波导 120 eu@-v"=w 8.5 设置模拟参数 121 %M2.h;9]*\ 8.6 预览介电常数分量 122 mnzamp 8.7 创建输入面 123 Cg
|_) _w 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 W/<]mm~95 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Jx9S@L` 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Og4 X3QG 9.2 定义布局设置 130 >_!pg<{, 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 17I{_C 9.4 编辑输入平面 132
Z3<>Z\6D 9.5 设置模拟参数 134 AyB-+oTf( 9.6 运行模拟 135 YAv-5 10 电光调制器 138 s#/JMvQ# 10.1 定义电解质材料 139 /J]Yj, 10.2 定义电极材料 140 ^o+2:G5z} 10.3 定义轮廓 141 .]6_ 10.4 绘制波导 144 UO47XAO 10.5 绘制电极 147 A,ttn5Sh? 10.6 静电模拟 149 6;60}y 10.7 电光模拟 151 'S@% 11 折射率(RI)扫描 155 @>,3l;\Zh 11.1 定义材料和通道 155 &?IOrHSv! 11.2 定义布局设置 157 8>RGmue 11.3 绘制线性波导 160 bo ' 11.4 插入输入面 160 *v)JX _ 11.5 创建脚本 161 iJv4%|9 11.6 运行模拟 163 y44FejH(v 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ywXerz7dUk 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 S5*wUd*p# 12.1 定义材料 165 B$1nq#@ 12.2 创建参考轮廓 166 []/=!?5B 12.3 定义布局设置 166 VI,z7
\ 12.4 用户自定义轮廓 167 O+%Y1=S[WQ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 gV1&b
(h 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 JryDbGc8 13.1 定义材料 173 7Te`#" 13.2 创建钛扩散轮廓 173 vmK<_xbwd 13.3 定义晶圆 174 $IX>o&S@| 13.4 创建器件 175 r5%K2q{ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 -%*>z'|{ 13.6 定义电极区域 178 `e .;P M7^PWC 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 6e&Y%O'8 13.8 运行模拟 182 w~y+Pv@
13.9 创建脚本 184 M,"4r^%k 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 d|k6#f-E 14.1 理论背景 186 >gM|:FG 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 EgM.wQHR] 14.3 生成脚本数据 190 z)xGZ*{= 14.4 导出散射数据 193 LbOjKM^- 14.5 创建臂 194 X&nkc/erx 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 <&\HXAOd 14.7 加载两个臂的文件 200 .",E}3zn 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 A\ds0dUE 14.9 连接元件 202 "(5A5> 14.10 运行模拟 203 fqZqPcT0 14.11 创建图以查看结果 204 #qWa[kB
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