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前 言 pGY [f@_x- ISpeV 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。 e.h~[^zg `[X6#`< 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。 =RQ )$ % aN>U. SB 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。 8BHL G+ :bL S#: 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。 =Ml|l$ i%xI9BO9 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。 G{F6 M{*kB2jr 《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 lN);~|IOv7 U^B"|lc:[ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 '/Cg*o/ j'k8^*M6 目 录 /pO{2[ 1 入门指南 4 ov1Wr#s 1.1 OptiBPM安装及说明 4 NV:>a 1.2 OptiBPM简介 5 '!pAnsXfO 1.3 光波导介绍 8 =ZG<BG_ 1.4 快速入门 8 XlRw Z/Wc 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 cE^kpnVq|< 2.1 定义MMI耦合器材料 28 A)OdQFet( 2.2 定义布局设置 29 u06tDJ[ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 U%Dit 2.4 插入input plane 35 l<$rqz3D 2.5 运行模拟 39 /CIx$G 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 : @s8?eg 3 创建一个单弯曲器件 44 '^hsH1 3.1 定义一个单弯曲器件 44 )r=9]0= 3.2 定义布局设置 45 *f{7 3.3 创建一个弧形波导 46 @o`sf-8x 3.4 插入入射面 49 :eSc; 3.5 选择输出数据文件 53 <BZ_ (H 3.6 运行模拟 54 !syU]Yk 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 37#cx)p^f 4 创建一个MMI星形耦合器 60 }(m1ql 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 $?-7OXj< 4.2 定义布局设置 61 w(/7Jt$ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 TS1pR"6l 4.4 插入输入面 62 miwf&b 4.5 运行模拟 63 KrS 4.6 预览最大值 65 "";=DH 4.7 绘制波导 69 ^Fn%K].X 4.8 指定输出波导的路径 69 Hyf"iYv+ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 -jFP7tEv 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 B<Ol+)@,} 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 2v4W6R 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 N5yJ'i~,M 5.1 定义波导材料 75 X|,["Az
8 5.2 定义布局设置 76 FzVZs#O 5.3 创建波导 76 z23#G>I& 5.4 修改输入平面 77 v3-5"q!Sq 5.5 指定波导的路径 78 ;r3}g"D@ 5.6 运行模拟 79 ^s=*J=k
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 2_wvC 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 w:v=se"U 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ]{<saAmJC 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }*h47t} 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 oI*d/* 6.2 定义布局结构 89 aFyh, 6.3 绘制并定位波导 91 >d#3|;RY 6.4 生成布局脚本 95 Sg_O?.r 6.5 插入和编辑输入面 97 [O(m/ 6.6 运行模拟 98 u
>4ArtF 6.7 修改布局脚本 100 uj)yk* 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 "$r1$mBi 7 应用预定义扩散过程 104 alVdQfu 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 S.1(3j* 7.2 定义布局设置 106 C\OECVT 7.3 设计波导 107 wE?CvL 7.4 设置模拟参数 108
>9{zQf! 7.5 运行模拟 110 #,TELzUVE 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 "w9`cz9a~J 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 qIz}$%!A 7.8 添加一个新的轮廓 111 7_KXD# 7.9 创建上方的线性波导 112 7|Xe&o<n 8 各向异性BPM 115 S"Kq^DN 8.1 定义材料 116 5?w.rcN[j 8.2 创建轮廓 117 W+K.r?G<j 8.3 定义布局设置 118 07FT)QTE 8.4 创建线性波导 120 f}2;N 8.5 设置模拟参数 121 <*_o0;h| 8.6 预览介电常数分量 122 ^zgacn 8.7 创建输入面 123 ,m:L2 -J@ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Dm^l?Z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 sDX/zF6t 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 "H$@b`) 9.2 定义布局设置 130 F_v-}bbcFQ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 &atyDFJ' 9.4 编辑输入平面 132 ;
h85=l<8u 9.5 设置模拟参数 134 57<Di!rt 9.6 运行模拟 135 J0sGvj{ 10 电光调制器 138 N}DL(-SQ3 10.1 定义电解质材料 139 .;g}%C 10.2 定义电极材料 140 #3+~.,X9 10.3 定义轮廓 141 p31oL{D 10.4 绘制波导 144 n+rM"Gxz 10.5 绘制电极 147 gHZqA_*T8U 10.6 静电模拟 149 l!:^6i 10.7 电光模拟 151 \E77SO,$ 11 折射率(RI)扫描 155 Fm5Q&'`l 11.1 定义材料和通道 155 !3V{2-y$- 11.2 定义布局设置 157 f3vF"O 11.3 绘制线性波导 160 oqYt/4^Q 11.4 插入输入面 160 L#2ZMy
11.5 创建脚本 161 !D;c,{Oz 11.6 运行模拟 163 NH4?q!'G 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 vY_eDJ~' 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 %J!NL0x_ 12.1 定义材料 165 ot }6D 12.2 创建参考轮廓 166 @Z q[e
12.3 定义布局设置 166 mf9hFy*<4 12.4 用户自定义轮廓 167 WqQU@sA 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Ha)np 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 iD714+N( 13.1 定义材料 173 G?ig1PB"# 13.2 创建钛扩散轮廓 173 P#;Th8k{K2 13.3 定义晶圆 174 96}eR, 13.4 创建器件 175 uY]0dyI 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 V^sc1ak1Q 13.6 定义电极区域 178 i?-Y 0>FE% 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 'Wp@b678 13.8 运行模拟 182 ;MPKJS68@ 13.9 创建脚本 184 RG1\=J$:E 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 o(fy d)t 14.1 理论背景 186 3[VNsX 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 V:Mk)8Gf| 14.3 生成脚本数据 190 d}+W"j; 14.4 导出散射数据 193 5\'AD^{ 14.5 创建臂 194 ,hvc``j
S8 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 F 7LiG9H6` 14.7 加载两个臂的文件 200 (f>M &.. 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 bo>E"< 14.9 连接元件 202 QC7k~I8 14.10 运行模拟 203 FM\[]. 14.11 创建图以查看结果 204 F0.z i>5 有兴趣可以扫码加微联系 ]0-<>
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