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前 言 .i$,}wtw R6`*4zS 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 QhsMd-v @]f3|>I OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 rO0ZtC{K Iz#yQ` 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 VCjq3/[_ #(6) ^ ( 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ;SgD 5Ln} )s7bJjT0=X 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 4E2yH6l YMT8p\#rp 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 8O6_iGTBh {O)YwT$` 上海讯技光电科技有限公司 *C\(wL LfEvc2
v=g 目 录 czI{qi5N 1 入门指南 4 3:lDL2 1.1 OptiBPM安装及说明 4 EZ<80G 1.2 OptiBPM简介 5 ~\$=w10 1.3 光波导介绍 8 /}Yqf`CZy 1.4 快速入门 8 F;u7A]H^ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 )u;JwFstX 2.1 定义MMI耦合器材料 28 , 9mgYp2 2.2 定义布局设置 29 ;7rd;zJ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ~Rs#|JWB2V 2.4 插入input plane 35 |QVr`tE< 2.5 运行模拟 39 bni)Qw 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 <FUon 3 创建一个单弯曲器件 44 iU5P$7.p 3.1 定义一个单弯曲器件 44 o~#f1$|Xn 3.2 定义布局设置 45 zG#wu 3.3 创建一个弧形波导 46 I5qM.@%zB 3.4 插入入射面 49 bhD ~4Rz 3.5 选择输出数据文件 53 ;WD,x:>blO 3.6 运行模拟 54 (ss3A9tG 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 } B0sC%cm 4 创建一个MMI星形耦合器 60 .n`( X#,*l 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 n!G.At'JP 4.2 定义布局设置 61 nL+p~Hi 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 rVH6QQF=\ 4.4 插入输入面 62 Q".g.k 4.5 运行模拟 63 i5"5&r7r 4.6 预览最大值 65 T~Ly^|Ihz 4.7 绘制波导 69 J!hFN]M<< 4.8 指定输出波导的路径 69 EyY],W1 Y 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ! Z;T-3^. 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 _ 5"+Dv 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 t<63 8`{kk 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 o@W_ai_ 5.1 定义波导材料 75 q8>t!rh<R 5.2 定义布局设置 76 5qbq,#Pf 5.3 创建波导 76 ;~+]! U 5.4 修改输入平面 77 *0y{ ~@ 5.5 指定波导的路径 78 S8" f]5s 5.6 运行模拟 79 ~~nqU pK?v 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ZyI$M 3{J 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
:+ Jt^
6 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 u7s"0f` 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 #G#g|x*V 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Icx7.Y 6.2 定义布局结构 89 Nu^p 6.3 绘制并定位波导 91 sI,W%I':d 6.4 生成布局脚本 95 +q{[\#t5 6.5 插入和编辑输入面 97 ez\eOH6 6.6 运行模拟 98 E]I$}>k 6.7 修改布局脚本 100 "AC^ rz~U 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 A]o4Mf0>I 7 应用预定义扩散过程 104 3[d>&xk@$ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 1J{fXh 7.2 定义布局设置 106
q0&$7GH4 7.3 设计波导 107 yZCX S 7.4 设置模拟参数 108 #.._c?%4/ 7.5 运行模拟 110 'T,c.Vj) 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 %S@L|t 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 8(f:U@BS 7.8 添加一个新的轮廓 111 +G*JrwJ&= 7.9 创建上方的线性波导 112 wL}l`fRB 8 各向异性BPM 115 5~'IKcW< 8.1 定义材料 116 "Sridh? 8.2 创建轮廓 117 $f$|6jM 8.3 定义布局设置 118 W)*p2#l 8.4 创建线性波导 120 AjkW0FB:1 8.5 设置模拟参数 121 }%TPYc 8.6 预览介电常数分量 122 7
oQ[FdRn* 8.7 创建输入面 123 uO6{r v\ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ,"\@fwy{ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 R>/NE!q 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 (JUZCP/ \ 9.2 定义布局设置 130 ZnW@YC#9 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 W!T"m)S 9.4 编辑输入平面 132 M.q=p[ 9.5 设置模拟参数 134 d0'HDVd 9.6 运行模拟 135 #_i`#d) 10 电光调制器 138 !do?~$Og 10.1 定义电解质材料 139 9'[ N1Un.= 10.2 定义电极材料 140 x,n,Qlb 10.3 定义轮廓 141 !bnyJA 10.4 绘制波导 144 1}%B%*N 10.5 绘制电极 147 aEt/NwgiQ 10.6 静电模拟 149 @?
c2)0 10.7 电光模拟 151 lIRlMLuG 11 折射率(RI)扫描 155 p-GAe,2q 11.1 定义材料和通道 155 )e|=mtp 11.2 定义布局设置 157 hk[
%a$Y 11.3 绘制线性波导 160 CW&.NT 11.4 插入输入面 160 oczG|_ 11.5 创建脚本 161 _hu")os 11.6 运行模拟 163 )2IH
5 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 (kv?33 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 lQ' GX9hN@ 12.1 定义材料 165 Z?5V4F:f 12.2 创建参考轮廓 166 ' o_:^'c 12.3 定义布局设置 166 p5r]J +1 12.4 用户自定义轮廓 167 **3 z;58i 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Om;&_!i 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 7*5Z
13.1 定义材料 173 TS2ZF{m 13.2 创建钛扩散轮廓 173 {X(:jAy 13.3 定义晶圆 174 \%]I{ 13.4 创建器件 175 o1cErI&q" 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 -i yyn^| 13.6 定义电极区域 178 ?iI4x%y !8NC# s 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 +ZM)bbB 13.8 运行模拟 182 o%9*B%HO/ 13.9 创建脚本 184 L>yJ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 PYbVy<xc 14.1 理论背景 186 0j"8@< 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 U4aU}1RKz 14.3 生成脚本数据 190 #S&Tkip]"W 14.4 导出散射数据 193 d)4
m6 14.5 创建臂 194 z|EEVNFd& 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ,(8;y=wux 14.7 加载两个臂的文件 200 tg]x0#@s 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ~cTN~<{dq 14.9 连接元件 202 if|+EN% 14.10 运行模拟 203 6f')6X'x 14.11 创建图以查看结果 204 ;r_F[E2z P9g en6 有兴趣可以扫码加微联系 $hivlI-7Ko
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