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前 言 t@+}8^M :S(ZzY
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。
^L&iR0 `x%>8/ 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。 *siFj
CN< N=g"(% 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。 S?BG_J6A7 Lbb0_-'] 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。 t.\dpBq U\!X,a*ts{ 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。 =zs`#-^8 |)/aGZ+ 《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 Tkgs]q79 yyy|Pw4:Z 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 !m?-!: i8HTzv"J 目 录 NSA-}2$ 1 入门指南 4 }?v )N).kW 1.1 OptiBPM安装及说明 4 I ?.^ho 1.2 OptiBPM简介 5 0NX,QD 1.3 光波导介绍 8 _``=cc 1.4 快速入门 8 J`1rJ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 g5r(>, vY 2.1 定义MMI耦合器材料 28 x.R4%Z 2.2 定义布局设置 29 ~gRf:VXX=_ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 \mlqO[ S 2.4 插入input plane 35 R]*K:~DM 2.5 运行模拟 39 i,9)\1R 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 P\)iZiGc 3 创建一个单弯曲器件 44 g_COp"!~9 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~z;FP$U 3.2 定义布局设置 45 As<bL:>dE 3.3 创建一个弧形波导 46 ZLAy-
9^Y 3.4 插入入射面 49 gEE\y{y 3.5 选择输出数据文件 53 x{WD;$J 3.6 运行模拟 54 i@M[>~ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 XACm[NY_ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 K0Fh%Y4)QH 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 l0A&9g*l2 4.2 定义布局设置 61 W-zP/]Dh 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 \6*I'|5d 4.4 插入输入面 62 0b(N^$js' 4.5 运行模拟 63 EG |A_m85 4.6 预览最大值 65 ~Vjl7G\7i 4.7 绘制波导 69 "C0Q(dr/n 4.8 指定输出波导的路径 69 }Y36C.@H 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 5iydZ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 jPW#(3hoE 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 RF0HjgP 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 _/5H l` 5.1 定义波导材料 75 Aj+F
|l 5.2 定义布局设置 76 d <JM36j? 5.3 创建波导 76 [-oc>;`=l 5.4 修改输入平面 77 t" Z6[XG 5.5 指定波导的路径 78 C/6V9;U 5.6 运行模拟 79 Jz
*;q~ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
`~CQU 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 q;>7*Y& 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 /{--+
C 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 !^Y(^RS@ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 =h73s0] 6.2 定义布局结构 89 tS8u 6.3 绘制并定位波导 91 ,f;}|d:r 6.4 生成布局脚本 95 V-L"gnd&2 6.5 插入和编辑输入面 97 MfQ?W`Kop 6.6 运行模拟 98 )+t0:GwP`: 6.7 修改布局脚本 100 :$BCRQ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 m#Z#
.j_2 7 应用预定义扩散过程 104 H@8sNV/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 "y/?WQ>,3 7.2 定义布局设置 106 [!]2djc 7.3 设计波导 107 mk+B9?;cF- 7.4 设置模拟参数 108 Jidwt$1l( 7.5 运行模拟 110 `
3K)GA 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 o.\F.C$ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 uw+M 7.8 添加一个新的轮廓 111 bTs?!~q 7.9 创建上方的线性波导 112 >y:,9; 8 各向异性BPM 115 \<TXS)w] 8.1 定义材料 116 :I^;jdL 8.2 创建轮廓 117 !lc[ 8.3 定义布局设置 118 <.izVD4/Gg 8.4 创建线性波导 120 ' x35=@ 8.5 设置模拟参数 121 RxWVe-Dg 8.6 预览介电常数分量 122 .rqhi 8.7 创建输入面 123 \WB<86+z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 yx&51G$ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 r{I%
\R!@ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 J B]q 9.2 定义布局设置 130 !*bMa8]* 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 .I0qG g 9.4 编辑输入平面 132 0Bi.6r 9.5 设置模拟参数 134 KRMQtgahc 9.6 运行模拟 135 1--C~IjJ+ 10 电光调制器 138 >!bJslWA 10.1 定义电解质材料 139 h2J/c#Qvh 10.2 定义电极材料 140 E+g@M8D 10.3 定义轮廓 141 NDlF0f 10.4 绘制波导 144 =wOm}V8N& 10.5 绘制电极 147 P?B;_W+~A. 10.6 静电模拟 149 ww $ 10.7 电光模拟 151 `q*M4, 11 折射率(RI)扫描 155 (w/T-* 11.1 定义材料和通道 155 .ndCfdy~ 11.2 定义布局设置 157 [)zP6\I 11.3 绘制线性波导 160 K<ft2anY5 11.4 插入输入面 160 n+q!l&& 11.5 创建脚本 161 /-+xQn] 11.6 运行模拟 163 Q&=w_Wc 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 }Nm#q@o$P 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Xi,CV[L\ 12.1 定义材料 165 D" rK( 12.2 创建参考轮廓 166 >\=3:gb: 12.3 定义布局设置 166 ?+W9az]+ 12.4 用户自定义轮廓 167 QoIT*! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 :L RYYw 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 mmEYup(l0; 13.1 定义材料 173 Be=u&T:~ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 RcM/!,B 13.3 定义晶圆 174 :xv!N*Le 13.4 创建器件 175 (b~T]3Es 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 n;+LH9 13.6 定义电极区域 178 Vjp1RWb
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