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前 言
ic3qb<2 r}vrE
^Q 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。 ue`F| M~@\x]p > 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。 D.HAp+lx >_5D`^ 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。 <cl$?].RE! 9
Iw+g]`y* 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。 I\[*vgjm3G Pg`^EJ+ 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。 '8}\! i& <
*XC`Ii 《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 QZDGk4GG g'mkhF( 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 TzIgEn~ Oy H: 目 录 /WM
: Bj 1 入门指南 4 H\O|Y@uVr 1.1 OptiBPM安装及说明 4 wPV`j:?' 1.2 OptiBPM简介 5 (OJ}|*\ e 1.3 光波导介绍 8 AKS(WNGEp 1.4 快速入门 8 2[WQq)\ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 6/GhQ/T%D 2.1 定义MMI耦合器材料 28 8x+K4B"oe 2.2 定义布局设置 29 (Q\w4?ci 2.3 创建一个MMI耦合器 31 eqLETo@} * 2.4 插入input plane 35 cW MZw|t 2.5 运行模拟 39 a5&wS@)
; 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 SBYRN##n_ 3 创建一个单弯曲器件 44 [7$<sN<' 3.1 定义一个单弯曲器件 44 z9VQsC'K 3.2 定义布局设置 45 YpuA,r;" 3.3 创建一个弧形波导 46 H-I*; 3.4 插入入射面 49 ?Ww',e 3.5 选择输出数据文件 53 )hn,rmn
(P 3.6 运行模拟 54 c>]_,Br~ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Tvk= NJ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 hzPpw. 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 FCI38?`% 4.2 定义布局设置 61 Ad]r )d{ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 #'"h+[XY 4.4 插入输入面 62 BURiLEYZl 4.5 运行模拟 63 o]jo R3 4.6 预览最大值 65 A@`C<O ^ 4.7 绘制波导 69 4I,HvP 4.8 指定输出波导的路径 69 Q>X ;7nt0 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 _msDf2e9 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 (spX3n%p 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 5|AZ/!rb 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 J,IOp- 5.1 定义波导材料 75 4}8Xoywi1 5.2 定义布局设置 76 I]T-}pG 5.3 创建波导 76 "i#! 5.4 修改输入平面 77 !WbQ`]uN/# 5.5 指定波导的路径 78 YP#OI6u 5.6 运行模拟 79 pKp#4Js 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 F*Qw% 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 o2%"Luf< 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 |z5olu$gVc 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 <01MXT- 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :Z&ipd!yY 6.2 定义布局结构 89 c5U1N&k5& 6.3 绘制并定位波导 91 '"I"D9;9 6.4 生成布局脚本 95 B{zIW'Ld 6.5 插入和编辑输入面 97 Q>||HtF$A 6.6 运行模拟 98 c-gaK\u}j} 6.7 修改布局脚本 100 )TXn7{M: 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 #Xsby 7 应用预定义扩散过程 104 G|H\(3hHLZ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 k
9s3@S 7.2 定义布局设置 106 K)^.96{/@ 7.3 设计波导 107 \QHM7C T 7.4 设置模拟参数 108 6g$+ ))g 7.5 运行模拟 110 }~\J7R' 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 0E+ + 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 kV-a'"W5 7.8 添加一个新的轮廓 111 k ^+h>B-; 7.9 创建上方的线性波导 112 d'DS7F(c{ 8 各向异性BPM 115 nar=\cs~g 8.1 定义材料 116 =niU6Q} 8.2 创建轮廓 117 E4 JS
8.3 定义布局设置 118 ;m;wSp 8.4 创建线性波导 120 t6LTGWs/_o 8.5 设置模拟参数 121 RCoz;|c`P 8.6 预览介电常数分量 122 Z^#7&Pv0 8.7 创建输入面 123 WukCE 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 l1YyZ ^Z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 y<B " 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 $z`
jR* 9.2 定义布局设置 130 6s>PZh 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 UIzk-.< 9.4 编辑输入平面 132 5% +T~ E* 9.5 设置模拟参数 134 R(x%<I 9.6 运行模拟 135 r\L:JTZ$ 10 电光调制器 138 f61~%@fE 10.1 定义电解质材料 139 6I 2`m(5 10.2 定义电极材料 140 DfqXw^BKD 10.3 定义轮廓 141 -BNW\]} 10.4 绘制波导 144 g[!sGa& 10.5 绘制电极 147 Xa%Z0%{ 10.6 静电模拟 149 R'&^)_ 10.7 电光模拟 151 i"U3wt|A 11 折射率(RI)扫描 155 r`6XF 11.1 定义材料和通道 155 '0?5K0
2( 11.2 定义布局设置 157 W5sVQ`S- 11.3 绘制线性波导 160 o$2fML 11.4 插入输入面 160 69rVW~Z 11.5 创建脚本 161 c-`&e-~XKL 11.6 运行模拟 163 3",6 E( 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 vE{QN<6T 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Y$Fbi2A4 12.1 定义材料 165 ijC;"j/( 12.2 创建参考轮廓 166 6V!yfps) 12.3 定义布局设置 166 T,jxIFrF 12.4 用户自定义轮廓 167 bQ_i&t\yzB 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 *:)#'cenI 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 XIf,#9 13.1 定义材料 173 8+ `cv" 13.2 创建钛扩散轮廓 173 vR#A7y @! 13.3 定义晶圆 174 ^oaG.)3 13.4 创建器件 175 Z=n& fsE 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 '(I"54W 13.6 定义电极区域 178 "xYMv"X )V~<8/) 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 'g( R4deCX 13.8 运行模拟 182 dqPJ 2j $\ 13.9 创建脚本 184 us$~6 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 -%"MAIJnX 14.1 理论背景 186 8={(Vf6 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
k|a{|2p 14.3 生成脚本数据 190 l{Xsh;%= 14.4 导出散射数据 193 (r:WG!I, 14.5 创建臂 194 , lT8gQ|u 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 "RZ)pav? 14.7 加载两个臂的文件 200 l&5| =
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 z_r W1?| 14.9 连接元件 202
2VMau.eQ 14.10 运行模拟 203 Zb8i[1 P 14.11 创建图以查看结果 204 21G]d 有兴趣可以扫码加微联系 M[HPHNsA& ?=f\oH$ F0]= z-
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