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前 言 M~6x&|2 4\#!Gv- 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。 SM<kR1bo ndsu}:my 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。 +cDz`)N,, k Xs&k8 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。 M"E ]r=1 K*ZH<@o4 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。 nA!Xb'y& c|kQ3( 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。 ,u^RZ[} ][ ,NNXrc& 《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 Gk.;<d F(-1m A&- 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Xv`c@n) A?
=(q 目 录 6l{=[\.Xa 1 入门指南 4 @.4e^Km 1.1 OptiBPM安装及说明 4 w|"cf{$^x 1.2 OptiBPM简介 5 OMr &f8 1.3 光波导介绍 8 2MNAY%iT 1.4 快速入门 8 ' O\me 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 m &U
$V 2.1 定义MMI耦合器材料 28 vd4}b> 2.2 定义布局设置 29 3$R^tY2UU 2.3 创建一个MMI耦合器 31 wbC'SOM 2.4 插入input plane 35 q{rc[ s? 2.5 运行模拟 39 UE3#(:xA 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 &"90pBGK 3 创建一个单弯曲器件 44 C ?^si 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ,oW8im
3.2 定义布局设置 45 ''@upZBJ 3.3 创建一个弧形波导 46 C$Y pk\p 3.4 插入入射面 49 %cDTy]ILu 3.5 选择输出数据文件 53 =Yxu {]G 3.6 运行模拟 54 *mqoyOa 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 @ =RH_NB 4 创建一个MMI星形耦合器 60 bS0z\!1 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 bdn{Y 4.2 定义布局设置 61 (HHVup1f 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Lv;R8^n 4.4 插入输入面 62 y6[^I'kz 4.5 运行模拟 63 )8H5ovj. 4.6 预览最大值 65 G(alM=q 4.7 绘制波导 69 y.zS?vv2g 4.8 指定输出波导的路径 69 u>G#{$) 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 EW* 's( 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 OVsZUmSG 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 va(ZGGS]N 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 iU5Aj:U3 5.1 定义波导材料 75 \#bk$R@ 5.2 定义布局设置 76 &ZjQa.-U> 5.3 创建波导 76 DqLZc01> 5.4 修改输入平面 77 Y)x(+# 5.5 指定波导的路径 78 mUj=NRq 5.6 运行模拟 79 ZaCUc Px 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 +^St"GWY 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 4XkSj9D~z 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 4= VAJ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 zc<C %t[~y 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 VQ{.Ls2`Z 6.2 定义布局结构 89 I2@pkVv3z 6.3 绘制并定位波导 91 NqsIMCl 6.4 生成布局脚本 95 /4\!zPPj. 6.5 插入和编辑输入面 97 QyJ2P{z 6.6 运行模拟 98 FFT h}>> 6.7 修改布局脚本 100 &yKUf 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 G22=8V 7 应用预定义扩散过程 104 r^uo7?gZ^ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 _,hhO 7.2 定义布局设置 106 kfF.Ctr1a 7.3 设计波导 107 +LwE=unS 7.4 设置模拟参数 108 *D: wwJ 7.5 运行模拟 110 t]Ey~-Rx 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 DrD68$,QN 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 * \@u,[, 7.8 添加一个新的轮廓 111 _rQM[{Bkg 7.9 创建上方的线性波导 112 )'{:4MX 8 各向异性BPM 115 W/O&(t 8.1 定义材料 116 lGa'Y 8.2 创建轮廓 117 Z5/g\G[ 8.3 定义布局设置 118 &H!#jh\w 8.4 创建线性波导 120 *g$egipfF 8.5 设置模拟参数 121 1mw<$'pm0 8.6 预览介电常数分量 122 '-F
}(9M 8.7 创建输入面 123 neGCMKtzlJ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 $I%75IZ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Ju$vuEO 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 utq*<,^ 9.2 定义布局设置 130 z.f~wAT@< 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 xF*C0B;QL 9.4 编辑输入平面 132 $x&\9CRM 9.5 设置模拟参数 134 g->cgExj 9.6 运行模拟 135 5b_[f( 10 电光调制器 138 djVE x} 10.1 定义电解质材料 139 oWVlHAPj 10.2 定义电极材料 140 U@$Kp>X 10.3 定义轮廓 141 W`fE@* k0 10.4 绘制波导 144 }hOExTz 10.5 绘制电极 147 T,h,)|:I^ 10.6 静电模拟 149 $wa )e 10.7 电光模拟 151 ?@
ei_<A{ 11 折射率(RI)扫描 155 zT|]!', 11.1 定义材料和通道 155 h(hb?f@1: 11.2 定义布局设置 157 p< |