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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。 KuJNKuHa. ~>B`T%=H 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。 7-A/2/G< Wf:LYL 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。 iph}!3f gnN"6r1 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。 Q.} guI\ 8T?D#,/ 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。 E_-QGE/1 W*r1Sy 《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 b!oj3|9 e6gLYhf& 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Ld?'X=eQ |qz&d=> 目 录 =:BTv[lv 1 入门指南 4 }*?,&9/_) 1.1 OptiBPM安装及说明 4 E{BX $R_8 1.2 OptiBPM简介 5 dCpDA a3 1.3 光波导介绍 8 0)rayzv 1.4 快速入门 8 8F9x2CM-[C 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 qT~a`ou: 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ],s{%a5wC 2.2 定义布局设置 29 apZPHau6h 2.3 创建一个MMI耦合器 31 MFQyB+Z
2.4 插入input plane 35 y;<F|zIm 2.5 运行模拟 39 DIw9ov>k 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 JA~q}C7A7o 3 创建一个单弯曲器件 44 6uIgyO*;k 3.1 定义一个单弯曲器件 44 se=;vp]3a 3.2 定义布局设置 45 B
*%ey? 3.3 创建一个弧形波导 46 *Gul|Lp$<I 3.4 插入入射面 49 1YNw= 3.5 选择输出数据文件 53 (0E<Fz
V 3.6 运行模拟 54 U^8S@#1Q 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 NG_7jZzXA9 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ZvwU 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 L7]o^p{g}Q 4.2 定义布局设置 61 <$??Z;6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 D)tL}X$ 4.4 插入输入面 62 J`[gE`d 4.5 运行模拟 63 q_cP<2`@V 4.6 预览最大值 65 CaC \\5wl 4.7 绘制波导 69 -&l%CR,U 4.8 指定输出波导的路径 69 [kf6bf@ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 c9x&:U 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ]>B4 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 C5g9Gg 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 E0AbVa. 5.1 定义波导材料 75 -Fq`#" 5.2 定义布局设置 76 cn: L]%< 5.3 创建波导 76 ZUkM8M$c 5.4 修改输入平面 77 09qfnQG 5.5 指定波导的路径 78 BA[ uO3\4 5.6 运行模拟 79 &\%\"Zh 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 IhRdn1& 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 6-z(34&N 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 )-0+O=v 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 0SQrz$y 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 "
sC]z} 6.2 定义布局结构 89 v*OV\h. 6.3 绘制并定位波导 91 =R<92v 6.4 生成布局脚本 95 J/IRCjQ} 6.5 插入和编辑输入面 97 C^;>HAK|F 6.6 运行模拟 98 $01csj 6.7 修改布局脚本 100 NcBz(" 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 'E&tEbY 7 应用预定义扩散过程 104 S+"Bq:u" 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 E]v?:!!ds 7.2 定义布局设置 106 ,}O33BwJp 7.3 设计波导 107 c8Q}m(bhWI 7.4 设置模拟参数 108 Zl>dBc% 7.5 运行模拟 110 "7'P Lo3O 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 na|sKE;{ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 U>OAtiq JX 7.8 添加一个新的轮廓 111 cg o 7.9 创建上方的线性波导 112 BeN]D 8 各向异性BPM 115 z(>QGzyc 8.1 定义材料 116 JEaTDV_ 8.2 创建轮廓 117 [:(/cKo 8.3 定义布局设置 118 y$9! rbL 8.4 创建线性波导 120 >c Lh$;l 8.5 设置模拟参数 121 #4JLWg 8.6 预览介电常数分量 122 YWs?2I 8.7 创建输入面 123 bkc*it 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Oet+$ b 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 MB7*AA; 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 z:$ibk4#h 9.2 定义布局设置 130 m"'}{3$% 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 N.H<'Q8& 9.4 编辑输入平面 132 {z\K!=X/ 9.5 设置模拟参数 134 _m[DieR 9.6 运行模拟 135 Wa7wV
9 10 电光调制器 138 T2/:C7zL 10.1 定义电解质材料 139 #UhH 10.2 定义电极材料 140 r@m]#4 10.3 定义轮廓 141 iPCCTs 10.4 绘制波导 144 xQ7U$QF|] 10.5 绘制电极 147 ":vEWp+g 10.6 静电模拟 149 .izq}q*P 10.7 电光模拟 151 co3\1[q"b 11 折射率(RI)扫描 155 ZOMYo] 11.1 定义材料和通道 155 jw9v&/- 11.2 定义布局设置 157 o<%0|n_O& 11.3 绘制线性波导 160 /aMOZ=,q} 11.4 插入输入面 160 SJ<v< B 11.5 创建脚本 161 TYb$+uY 11.6 运行模拟 163 B~7!v${ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 0#Lmajs 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 2,F9P+ 12.1 定义材料 165 Dsp$Nr%* 12.2 创建参考轮廓 166 vXRY/Zzj1 12.3 定义布局设置 166 pA8As 12.4 用户自定义轮廓 167 `d$@1 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 (S?Y3l| 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 rv(?%h`
13.1 定义材料 173 P!E2.K, 13.2 创建钛扩散轮廓 173 F -,chp 13.3 定义晶圆 174 u\L}B! 13.4 创建器件 175 XC)9aC@s 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ,!b<SQ5M 13.6 定义电极区域 178 BjsT 9?6W/ ~bxev/$d 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 [#q]B=JB 13.8 运行模拟 182 I](a 5i 13.9 创建脚本 184 4$[o; t> 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 3_Xu3hNH! 14.1 理论背景 186 O"+0 b| 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 $q)YC.5$ 14.3 生成脚本数据 190 UJSIbb5 14.4 导出散射数据 193 -]HZ?@ 14.5 创建臂 194 sHc-xnd 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Lr D@QBT 14.7 加载两个臂的文件 200 jt on \9 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 w+R7NFq 14.9 连接元件 202 ~(ke'`gJ0- 14.10 运行模拟 203 xNf}f 9l 14.11 创建图以查看结果 204 a
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