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前 言 ZBD;a;wx K5Wg"^AHY/ 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。 \79X{mcd ,M !tm7 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。 6"T['6:j 2 mjV~ 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。 1a0kfM$ :)f7A7 :; 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。 2pHR_mrb F#|O@.tDG 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。 &tR(n$M@> =?0lA_
0 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 OY-w?'p?W ^y viV
Y 上海讯技光电科技有限公司 FwKj+f"
`WEZ"5n 目 录 H14Ic.& 1 入门指南 4 !{,F~i9 1.1 OptiBPM安装及说明 4 d87vl13 1.2 OptiBPM简介 5 !H][LXB~H 1.3 光波导介绍 8 Y>."3*^ 1.4 快速入门 8 D:\ g,\Z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 %3;Fgk y 2.1 定义MMI耦合器材料 28 .@ C{3$,VG 2.2 定义布局设置 29 l2%bF8]z 2.3 创建一个MMI耦合器 31 +KGZHO! 2.4 插入input plane 35 }0hL~i 2.5 运行模拟 39 I&9S;I$ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Wx'Kp+9' 3 创建一个单弯曲器件 44 p4> $z& _ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 u),Qa=Wp 3.2 定义布局设置 45 1xJ
TWWj- 3.3 创建一个弧形波导 46 q}Z3?W
3.4 插入入射面 49 iL{M+Ic 3.5 选择输出数据文件 53 wu<])&F 3.6 运行模拟 54 @xsP5je] 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 }G46g#_6d> 4 创建一个MMI星形耦合器 60 v<\A% 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ?eV(1Fr@ 4.2 定义布局设置 61 %wV>0gQTf 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 +Z2MIC|Ud 4.4 插入输入面 62 <|O^>s; 4.5 运行模拟 63 DH DZ_t: 4.6 预览最大值 65 ;32#t[ib 4.7 绘制波导 69 #BK 9 k>i 4.8 指定输出波导的路径 69 4Q=ftY< 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 /e\{
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 5(2|tJw-H; 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 @(``:)Z<b 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ~H)4)r^ 5.1 定义波导材料 75 ~wnOV#v 5.2 定义布局设置 76 I:(m aMc 5.3 创建波导 76 $DFv30 f 5.4 修改输入平面 77 bok.j 5.5 指定波导的路径 78 `D(
xv 5.6 运行模拟 79 7z6b@$, 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 &MR/6"/s 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 G |*(8r() 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 vqslirC 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 5lKJll^2: 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ;T]d MfO 6.2 定义布局结构 89 _fFU#k:MU 6.3 绘制并定位波导 91 gV1[3dW 6.4 生成布局脚本 95 V=I"-k}RL 6.5 插入和编辑输入面 97 gIWrlIV{9 6.6 运行模拟 98 z@s5m} 6.7 修改布局脚本 100 B(k=oXDF 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 JN/UUfj 7 应用预定义扩散过程 104 3OyS8` 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 `i,_aFB| 7.2 定义布局设置 106 Hi!Jj 7.3 设计波导 107 ,?UM;^
7.4 设置模拟参数 108 i[C~5}% 7.5 运行模拟 110 3>ex5 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 pN6%&@) = 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 D\~zS`} 7.8 添加一个新的轮廓 111 c97{Pu 7.9 创建上方的线性波导 112 uxn)R#? 8 各向异性BPM 115 JuRH>` 8.1 定义材料 116 9 A,Z|q/z5 8.2 创建轮廓 117 )CPM7> 8.3 定义布局设置 118 S|V4[ssB 8.4 创建线性波导 120 cxeghy:;U 8.5 设置模拟参数 121 D'<VYl"/ 8.6 预览介电常数分量 122 4rK{-jvh>m 8.7 创建输入面 123 Agh`]XQ2 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 i
LBvGZ<9 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 p1pQU={< 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Mk<Vydds 9.2 定义布局设置 130 sRVIH A, 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 6\7ncFO3 9.4 编辑输入平面 132 )"(] Lf's 9.5 设置模拟参数 134 g]@(E 9.6 运行模拟 135 #qU-j/Qf 10 电光调制器 138
>DM44 10.1 定义电解质材料 139 -Lu)'+ 10.2 定义电极材料 140 SEwku} 10.3 定义轮廓 141 })xp%<` 10.4 绘制波导 144 hD,:w%M 10.5 绘制电极 147 mpC`Yk 10.6 静电模拟 149 b2(RpY2Y 10.7 电光模拟 151 m ~#! 11 折射率(RI)扫描 155 W+wA_s2&D 11.1 定义材料和通道 155 ',3HlOJ: 11.2 定义布局设置 157 ~fl@ 2 11.3 绘制线性波导 160 ^VW
PdH/Fe 11.4 插入输入面 160 2I3h
MD0 11.5 创建脚本 161 s..lK
"b 11.6 运行模拟 163 bUV >^d 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 U/ V 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 gXT9 r' k 12.1 定义材料 165 +:=(#Y 12.2 创建参考轮廓 166 X5fmz%VK@ 12.3 定义布局设置 166 |@?%Ct 12.4 用户自定义轮廓 167 ( m\$hX 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 _iKq~\v2 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 t-
u VZ!`\ 13.1 定义材料 173 \]Kh[z0" 13.2 创建钛扩散轮廓 173 2M<R(W!& 13.3 定义晶圆 174 -& |