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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。 Nnl3r@ ,r~+
9i0N 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。 cRVL1ne [j+:2@ 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。 I "AjYv4R IC0L&;En 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.(0FE6 {R!yw`#^B 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。 tk%f_"} sllT1%? 《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 WR)=VE '`P%;/z 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 %+(AKZu: }`B
.(3n 目 录 (' 5?- 1 入门指南 4
vmqa_gU\ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ?{S>%P A_B 1.2 OptiBPM简介 5 KdR4<qVV} 1.3 光波导介绍 8 &u.{]Yjx 1.4 快速入门 8 &:&89<C' 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 zFq%[ X 2.1 定义MMI耦合器材料 28 W`;;fJe 2.2 定义布局设置 29 v|%41xOsr 2.3 创建一个MMI耦合器 31 UphTMyn3 2.4 插入input plane 35 Jj-\Eb? 2.5 运行模拟 39 OyZR&,q 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 =Z^5'h~ 3 创建一个单弯曲器件 44 DXLXGvcM 3.1 定义一个单弯曲器件 44 N)X Tmh2v| 3.2 定义布局设置 45 r<UVO$N 3.3 创建一个弧形波导 46 k&dXK 3.4 插入入射面 49 UX)GA[WI 3.5 选择输出数据文件 53 =Zq6iMD 3.6 运行模拟 54 VsQ|t/|# 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 H#TkIFo] 4 创建一个MMI星形耦合器 60 )7>GXZG>= 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
,&hv x 4.2 定义布局设置 61 Hf`i~6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 S<i$0p8J; 4.4 插入输入面 62 >v:ex(y0 4.5 运行模拟 63 &h334N|4{ 4.6 预览最大值 65 +Q5O$8i 4.7 绘制波导 69 (C!p2f 4.8 指定输出波导的路径 69 u\*9\G 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 E3uu vQ#| 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 l 00i2w 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 \=ML*Gi* 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 t?GH
V3V 5.1 定义波导材料 75 f7=MgFi 5.2 定义布局设置 76 pDR~SxBXr 5.3 创建波导 76 v
Y[s#*+ 5.4 修改输入平面 77 tIuM9D{P 5.5 指定波导的路径 78 hd)Jq'MCS 5.6 运行模拟 79 nGF
+a[Z 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 1sqE/-v1_^ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 TA[%eMvA 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ?xj8a3F 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 OyTK,i<n 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 7Jn%XxHq 6.2 定义布局结构 89 PtfG~$h? 6.3 绘制并定位波导 91 C >*z^6Gz 6.4 生成布局脚本 95 Vq'7gJj' 6.5 插入和编辑输入面 97 *S;}&VAZ 6.6 运行模拟 98 C]ss' 6.7 修改布局脚本 100 l]]NVBA]) 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 'UhoKb_p 7 应用预定义扩散过程 104
UleT9 [M 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 qOo4T@t3 7.2 定义布局设置 106 sVFO&|L 7.3 设计波导 107 4Q|>k)H 7.4 设置模拟参数 108 z=D5* 7.5 运行模拟 110 KdEvu? 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 (!}N&!t 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 6Og@tho 7.8 添加一个新的轮廓 111 HMq}){=S 7.9 创建上方的线性波导 112 h"`\'(,X 8 各向异性BPM 115 'm`O34h 8.1 定义材料 116 '.Y,VJaL
8.2 创建轮廓 117 uN%Cc12 8.3 定义布局设置 118 x"2p5T7*> 8.4 创建线性波导 120 :\;9y3 8.5 设置模拟参数 121 I-#!mFl 8.6 预览介电常数分量 122 L ]')=J+ 8.7 创建输入面 123 DsdM:u*s 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 5 {! fa 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 '}hSh 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 !:+U-mb* 9.2 定义布局设置 130 Thggas, 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 o-<i+ To% 9.4 编辑输入平面 132 [+[W\6 9.5 设置模拟参数 134 yX
rI 9.6 运行模拟 135 :w^:Z$-hf 10 电光调制器 138 \]x`f3F 10.1 定义电解质材料 139 q`e0%^U 10.2 定义电极材料 140 $xu2ZBK 10.3 定义轮廓 141 : /5+p>Ep} 10.4 绘制波导 144 t#(NfzN 10.5 绘制电极 147 A;Uc&G 10.6 静电模拟 149 &GH[$( 10.7 电光模拟 151 +Nn >*sz 11 折射率(RI)扫描 155 BValU 11.1 定义材料和通道 155 ^A ]4 11.2 定义布局设置 157 ~A0AB
`7 11.3 绘制线性波导 160 2f(`HSC' 11.4 插入输入面 160 xU\!UVQ/ 11.5 创建脚本 161 amsl>wc! 11.6 运行模拟 163 =9&2udV1 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 dX?j/M- 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 \%r#>8c8 12.1 定义材料 165 6C$+D 12.2 创建参考轮廓 166 h%j4(v}r{C 12.3 定义布局设置 166 rVabkwYD 12.4 用户自定义轮廓 167 W8<QgpV* 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 |6AR! 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 br\3} 13.1 定义材料 173 i}T*| P 13.2 创建钛扩散轮廓 173 )=)N9C Ry 13.3 定义晶圆 174 tN{0C/B9 13.4 创建器件 175 2?,lr2 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 q~qz^E\T 13.6 定义电极区域 178 (s'xO~p v=^^Mr"Z^ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 >D=X
Tgqqq 13.8 运行模拟 182 RlfI]uCDM 13.9 创建脚本 184 !KV!Tkx h 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 P.(UbF d' 14.1 理论背景 186 za6 hyd^ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 )F9IzR-&m 14.3 生成脚本数据 190 MKtI3vi? 14.4 导出散射数据 193 8z93ETv7` 14.5 创建臂 194 oX6Cd:c- 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 pll5m7[ 14.7 加载两个臂的文件 200 d^'_H>x 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ?3DL .U{ 14.9 连接元件 202 J#d,? 14.10 运行模拟 203 r%: :q^b3 14.11 创建图以查看结果 204 v0'z''KM!
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