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前 言 2*< nu><b tl4V7!U@^z 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。 m
)zUU -p&" y3<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。 .hP D$o G5RR]?@6V 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 axRV:w;E< z^q0/' 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 VT%NO'0 TJpD{p} 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 OwUhdiG ,I$`-$_' 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 vNY{j7l/W [f-?ymmT 上海讯技光电科技有限公司 9ni1f{k .E1rqB G 目 录 r
CHl?J 1 入门指南 4 3cyHfpx-W 1.1 OptiBPM安装及说明 4 [0[i5'K: 1.2 OptiBPM简介 5 GR.^glG?6 1.3 光波导介绍 8 |y#
Jx 1.4 快速入门 8 uaGk6S 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 D|L9Vs` 2.1 定义MMI耦合器材料 28 fZzoAzfv2 2.2 定义布局设置 29 z'U1bMg 2.3 创建一个MMI耦合器 31 `$<.pOm 2.4 插入input plane 35 r1m]HFN 2.5 运行模拟 39 S6M}WR^, 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 )?naN 3 创建一个单弯曲器件 44 eIEeb,#i 3.1 定义一个单弯曲器件 44 E *6Cw
l 3.2 定义布局设置 45 H8zK$! 3.3 创建一个弧形波导 46 IH&|Tcf\ 3.4 插入入射面 49 >`mVY=Hi 3.5 选择输出数据文件 53 _LUhZlw 3.6 运行模拟 54 =^f<v_L 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 sPQQ"|wU 4 创建一个MMI星形耦合器 60 I-)+bV
G 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 GPv1fearl 4.2 定义布局设置 61 T|op$ s| 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 x8\?}UnB 4.4 插入输入面 62 S9D<8j^ 4.5 运行模拟 63 YQ)kRhFA 4.6 预览最大值 65 >d*@_kJM 4.7 绘制波导 69 $q{!5-e 4.8 指定输出波导的路径 69 m%?pf2%I# 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 0c]/bs{} 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 l
-m fFN 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 A_ZY=jP 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 9dLV96 5.1 定义波导材料 75 NC`aP0S 5.2 定义布局设置 76 |?xN\O^#} 5.3 创建波导 76 ?V.cOR`6 5.4 修改输入平面 77 ^4hO 5.5 指定波导的路径 78 O`\;e>!t 5.6 运行模拟 79 tBWrL{xLe 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 \<>ih)J@tt 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 b<ZIWfs 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 u8g~ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 JPUW6e07o 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ^j7Vt2- 6.2 定义布局结构 89 ({)+3]x 6.3 绘制并定位波导 91 fk>aqm7D! 6.4 生成布局脚本 95 .},'~NM] 6.5 插入和编辑输入面 97 On.{!:"I/ 6.6 运行模拟 98 gp?uHKsM 6.7 修改布局脚本 100 EwT"uL*V; 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [Ek7b* 7 应用预定义扩散过程 104 Fb>?1i`RN 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 $G+@_' 7.2 定义布局设置 106 vF+7V*< 7.3 设计波导 107 ]Sz:|%JP1 7.4 设置模拟参数 108 )[IC?U:5I 7.5 运行模拟 110 RJ&RTo 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 MUc$j& 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 7"x;~X 7.8 添加一个新的轮廓 111 MK~ 8}x 2K 7.9 创建上方的线性波导 112 g2ixx+`?|: 8 各向异性BPM 115 KqJs?Won 8.1 定义材料 116 KC6.Fr{ 8.2 创建轮廓 117 L}b.ulkMD 8.3 定义布局设置 118 9T9!kb 8.4 创建线性波导 120 w3_>VIZJl 8.5 设置模拟参数 121 3M7/?TMw{6 8.6 预览介电常数分量 122 fOGFq1D 8.7 创建输入面 123 itP,\k7>d 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 qgHWUwr+n 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 'KL0@l 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 !;{7-~ 9.2 定义布局设置 130 C2I_%nU Z1 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 j2[+ztG 9.4 编辑输入平面 132 mdg8,n 9.5 设置模拟参数 134 ()?(I?II 9.6 运行模拟 135 4l'fCZhA} 10 电光调制器 138 f~R(D0@ 10.1 定义电解质材料 139 8/cX]J 10.2 定义电极材料 140 F~W6Bp^W 10.3 定义轮廓 141 7Q9 w?y~c 10.4 绘制波导 144 &wawr2)} 10.5 绘制电极 147 ,/2Vt/lt 10.6 静电模拟 149 s
5Qcl;} 10.7 电光模拟 151
ltSU fI 11 折射率(RI)扫描 155 !>o7a}? 11.1 定义材料和通道 155 pYEMmZ?L 11.2 定义布局设置 157 /Cr%{'Pzk 11.3 绘制线性波导 160 AV]2euyn 11.4 插入输入面 160 1R%.p7@5QU 11.5 创建脚本 161 ec;o\erPG 11.6 运行模拟 163 WE#^a6 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 pah'>dAL 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 z&\a:fJ& 12.1 定义材料 165 'JE`(xD 12.2 创建参考轮廓 166 #:_Kws>+ 12.3 定义布局设置 166 [|$h*YK 12.4 用户自定义轮廓 167 &Z@o Q 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 a58H9w"u) 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 2l'6. 13.1 定义材料 173 vh%B[brUJ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ,ZNq,$j 13.3 定义晶圆 174 oZgjQM$YP 13.4 创建器件 175 <n$'voR7] 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Z5n1@a__ 13.6 定义电极区域 178 ?l{nk5,?-Y rs[T=C Q 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ? OM!+O 13.8 运行模拟 182 .p[ux vp
13.9 创建脚本 184 9cF[seE"0 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 F)QDJE0 14.1 理论背景 186 IEi^kJflU 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 q<|AZ2Ai 14.3 生成脚本数据 190 /,yd+wcW# 14.4 导出散射数据 193 S%>]q
s 14.5 创建臂 194 7n<{tM 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 J/$&NWF 14.7 加载两个臂的文件 200 (w3YvG. 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 W{+2/P 14.9 连接元件 202 Yj49t_$b 14.10 运行模拟 203 *i%d,w0+ 14.11 创建图以查看结果 204 4+8@`f>s 1GcE)e!> 有兴趣可以扫码加微联系 g!|kp?
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