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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。 ]P.'>4 o4m\~as)Y 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。 xTj|dza ([SU:F!uW( 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。 +jS|2d yeXx',]a 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。 QZ6D7tUc8 e+~\+:[? 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。 *5%d XixN ABQ('#78 《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 gp>3I!bo[K `UD/}j@ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ar__ Pf6r >,F bX8Zz 目 录 }=< 1 入门指南 4 TW)c#P43K 1.1 OptiBPM安装及说明 4 LAB=Vp1y3[ 1.2 OptiBPM简介 5 )bS yB29S 1.3 光波导介绍 8 {:6r;TB 1.4 快速入门 8 ZA0mz 65 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 &J[:awQX 2.1 定义MMI耦合器材料 28 hs^zTZ_ 2.2 定义布局设置 29 &"yx<&c} 2.3 创建一个MMI耦合器 31 &e E=<x 2.4 插入input plane 35 ]V^iN=(_5 2.5 运行模拟 39 ]A~WIF 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 t{ xf:~B 3 创建一个单弯曲器件 44 rDm~h~u5 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ojcA<60
' 3.2 定义布局设置 45 9IjIIM2y 3.3 创建一个弧形波导 46 [k.t WA,& 3.4 插入入射面 49 Q# ~Q=T'< 3.5 选择输出数据文件 53 [xSF6 3.6 运行模拟 54 )
i;1*jK 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 u+Y\6~=+ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 q]T1dz? 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 r)y=lAyF> 4.2 定义布局设置 61 nV"~-On 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 A,JmX 4.4 插入输入面 62 E{XH?_xo 4.5 运行模拟 63 th 4.6 预览最大值 65 Q_"]+i]s@ 4.7 绘制波导 69 uGwm
r 4.8 指定输出波导的路径 69 `, OG7hg 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 n6wV.?8
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 !hJ+Lp_ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 )(bW#- 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 cS5Pl 5.1 定义波导材料 75 r+A{JHnN 5.2 定义布局设置 76 4w*Skl=F} 5.3 创建波导 76 gwLf ' 5.4 修改输入平面 77 Nv#t:J9f 5.5 指定波导的路径 78 /5S30 |K 5.6 运行模拟 79 nCUg,;_= 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 w mn+ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 CSJdvxb 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 `#rL*;\uV 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ,k24w7K%d 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 <^VJy5> 6.2 定义布局结构 89 gqZ'$7So 6.3 绘制并定位波导 91 v:IpMU-+\ 6.4 生成布局脚本 95 &*##bA"!B 6.5 插入和编辑输入面 97 Vx$ \hcG 6.6 运行模拟 98 xcd#& 6.7 修改布局脚本 100 '=39+*6? 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 `ZU($!( 7 应用预定义扩散过程 104 .CL[_;} 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 =O&%c%~q 7.2 定义布局设置 106 {+] [5<q 7.3 设计波导 107 .!Oo|m`V@ 7.4 设置模拟参数 108 vmU@^2JSJ 7.5 运行模拟 110 "i
nd$Z`c 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 {&cJDqz5= 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 J1,9kCO 7.8 添加一个新的轮廓 111 Yrb{ByO& 7.9 创建上方的线性波导 112 DGRXd# 8 各向异性BPM 115 VrHv)lUr 8.1 定义材料 116 b,5~b&<h 8.2 创建轮廓 117 /z4$gb7Y 8.3 定义布局设置 118 Jb0`42 8.4 创建线性波导 120 r)lEofX,g+ 8.5 设置模拟参数 121 ? E1<!~ 8.6 预览介电常数分量 122 -z-C*%~ 8.7 创建输入面 123 J*r*X. 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 6^V=?~a&z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 xqeyD* s 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 :G [|CPm- 9.2 定义布局设置 130 ,$@bE 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 )mg:_K 9.4 编辑输入平面 132 "7
4-4 9.5 设置模拟参数 134 A0/"&Ag] 9.6 运行模拟 135 S
^"y4-2 10 电光调制器 138 >W%EmnLK 10.1 定义电解质材料 139 !`k1:@NZ 10.2 定义电极材料 140 jfP*"uUK 10.3 定义轮廓 141 .~)q};Z 10.4 绘制波导 144 ],>@";9u" 10.5 绘制电极 147 4qO+_!x{) 10.6 静电模拟 149 "~#3&3HVS 10.7 电光模拟 151 SOs:]U-T3 11 折射率(RI)扫描 155 EOIN^4V" 11.1 定义材料和通道 155 :WjpzgPuN 11.2 定义布局设置 157 \MsTB|Z 11.3 绘制线性波导 160 +Jlay1U& 11.4 插入输入面 160 US+Q~GTA 11.5 创建脚本 161 aEFJ;n7m 11.6 运行模拟 163 X@'uy<tI- 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Ye\rB\- 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 rxVanDb=W 12.1 定义材料 165 cpe+XvBuK 12.2 创建参考轮廓 166 4~ q5,^kgB 12.3 定义布局设置 166 tGD6AI1"I 12.4 用户自定义轮廓 167 tnV/xk#! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 8Ry3`ct 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 +@A 13.1 定义材料 173 j5QuAU8 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ls?~+\Jb 13.3 定义晶圆 174 )s)I2Z+ 13.4 创建器件 175 1[mXd 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 0m7Y>0wC6T 13.6 定义电极区域 178 QMA%$ _mzW'~9wN 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 gcii9vz
` 13.8 运行模拟 182 w~.f 13.9 创建脚本 184 <>n0arAn 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 9
3U_tQ&1? 14.1 理论背景 186 8|b3j^u 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 V8e>l[tH 14.3 生成脚本数据 190 sW Qfr$^A 14.4 导出散射数据 193 QgrpBG 14.5 创建臂 194 T!-\@PB ! 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 F;>V>" edl 14.7 加载两个臂的文件 200 iMt:9|yF}8 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 }elc `jj 14.9 连接元件 202 @v$Y7mw3D 14.10 运行模拟 203 qsF<!'m7` 14.11 创建图以查看结果 204 ZWii)0'PV
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