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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。 K1Uq`T J I~&9c/& 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。 ${eV3LSC !a-B=pn!] 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 @BF1X.4-+ (<8}un 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 S!+>{JyQ 44|tCB` 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 B?- poB& 2#r4dr0 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 Pg{1' - N5h9){Mx 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 a@d 15CN aWJj@',_ 目 录 V)N{Fr)& 1 入门指南 4 "H<us?r{ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 y&-QLX L 1.2 OptiBPM简介 5 "WUS?Q 1.3 光波导介绍 8 :GO"bsjL 1.4 快速入门 8 nw0#gDI| 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 v8j3
K 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ^|]Dg &N. 2.2 定义布局设置 29 7B (%2 2.3 创建一个MMI耦合器 31 a6^_iSk 2.4 插入input plane 35 n P]!{J] 2.5 运行模拟 39 ?%}!_F`h% 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 oPM*VTMA 3 创建一个单弯曲器件 44 IA({RE 3.1 定义一个单弯曲器件 44 lM{f ld 3.2 定义布局设置 45 l-l7jq]R 3.3 创建一个弧形波导 46 ;}"Eqq: 3.4 插入入射面 49 {svo!pN: 3.5 选择输出数据文件 53 )<:TpMdUk 3.6 运行模拟 54 %S}uCqcAK 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 >( [,yMIY 4 创建一个MMI星形耦合器 60 qS FtQ4 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 )AQ^PBwp 4.2 定义布局设置 61 ~"CGur P 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 -4&
i t: 4.4 插入输入面 62 =4a:)g' 4.5 运行模拟 63 S!.sc 4.6 预览最大值 65 ,1$F#Eh 4.7 绘制波导 69 ]MosiMJF 4.8 指定输出波导的路径 69 ;ryNfP% 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 tmooS7\a 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 mV$ebFco0 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 o1x1SH 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 v/.'st2% 5.1 定义波导材料 75 qul#)HI 5.2 定义布局设置 76 I}3F'}JV< 5.3 创建波导 76 dQ.#8o= 5.4 修改输入平面 77 ,_I
rE 5.5 指定波导的路径 78 g-~ _gt7 5.6 运行模拟 79 ]f0'YLG 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 E)gD"^rex 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ,0. kg 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 czuIs|_K* 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 _>Raw 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ExS5RV@v' 6.2 定义布局结构 89 -HG.GA 6.3 绘制并定位波导 91 nQjpJ
/= 6.4 生成布局脚本 95
H.@$#D 6.5 插入和编辑输入面 97 \}s/<Q 6.6 运行模拟 98 Gl1XRNyC 6.7 修改布局脚本 100 ]VRa4ZB{u 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 T8x)i\< 7 应用预定义扩散过程 104 L(VFzPkY% 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 q[,p#uJ] 7.2 定义布局设置 106 '|[V}K5m/f 7.3 设计波导 107 , ~O>8VbF 7.4 设置模拟参数 108 ;7QXs39S 7.5 运行模拟 110 fY[Fwjj3 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Z~~6y6p 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 G?1GkR 7.8 添加一个新的轮廓 111 L7-BuW}& 7.9 创建上方的线性波导 112 Mw/9DrE7/ 8 各向异性BPM 115 IR6W'vA 8.1 定义材料 116 wtY)(ka 8.2 创建轮廓 117 o utJ/~9; 8.3 定义布局设置 118 $nO~A7 8.4 创建线性波导 120 u
]e-IYH 8.5 设置模拟参数 121 YsVmU 8.6 预览介电常数分量 122 c>_ti+ 8.7 创建输入面 123 p"ZvA^d\ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 d:(Ex^^ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ES~b f 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 hG?y)g\A 9.2 定义布局设置 130 9|1msg4 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 P}v
;d] 9.4 编辑输入平面 132 pAE
(i7 9.5 设置模拟参数 134 h;gc5"mG 9.6 运行模拟 135 9Da{|FyrD 10 电光调制器 138 qzUiBwUi@ 10.1 定义电解质材料 139 N PT-d 10.2 定义电极材料 140 Z-PBCU 10.3 定义轮廓 141 mr\,"S-` 10.4 绘制波导 144 P%aqY~yF3 10.5 绘制电极 147 >^s2$@J?p 10.6 静电模拟 149 3^7+fxYWo 10.7 电光模拟 151 fEHFlgN3Ap 11 折射率(RI)扫描 155 ,8@<sFB' 11.1 定义材料和通道 155 1=R$ RI 11.2 定义布局设置 157 _z@/~M( 11.3 绘制线性波导 160 jIubJQR~ 11.4 插入输入面 160 #n>U7j9`O 11.5 创建脚本 161 41X`. 11.6 运行模拟 163 1<r!9x9G 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ys9:";X;} 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 r3'J{-kl 12.1 定义材料 165
XIInI 12.2 创建参考轮廓 166 9 C[~*,qx 12.3 定义布局设置 166 ieZ$@3#&z 12.4 用户自定义轮廓 167 $6rm;UH 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 *D?=Ts 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ihrf/b 13.1 定义材料 173 yYP_TuNa 13.2 创建钛扩散轮廓 173 s2O()u- 13.3 定义晶圆 174 A8'RM F1 13.4 创建器件 175 f24W*#IX 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 q\EYsN</; 13.6 定义电极区域 178 1K Fd
~U xMjhC;i{ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 L7rgkxI7k* 13.8 运行模拟 182 \3JCFor/ 13.9 创建脚本 184 gi!_Nz 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 \zBi-GI7 14.1 理论背景 186
d$$5&a 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 dc)%5fV\ 14.3 生成脚本数据 190 Cqr{Nssu 14.4 导出散射数据 193 D6bYg ` 14.5 创建臂 194 "\o#YC 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 mw"FQ?bJ 14.7 加载两个臂的文件 200 w-K A~ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 +``vnC 14.9 连接元件 202 |T<aWZb^= 14.10 运行模拟 203 wH~A>
4*( 14.11 创建图以查看结果 204 +#Pb@^6"m
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