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2021-10-18 11:45 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 W~gFY#w V-t! 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。 ~uV.jh u0N1+-6kr+ 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。 dGZVWEaPfx PF4Cs3m/ 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。 ;o#dmG uTOL 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。 Rg'1 F *-gS u 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。 m,Os$>{Ok bPiJCX0d 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 <Y9ps`{}: qc@CV:
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 FJ~Dg3F1 5q"
;R$+j 目 录 8r+R~{ 1 入门指南 4 bp;)* 1.1 OptiBPM安装及说明 4 skr^m%W 1.2 OptiBPM简介 5 \9<aCJxN 1.3 光波导介绍 8 $Nnz|y 1.4 快速入门 8
}9{6{TD 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 O+c@B}[! 2.1 定义MMI耦合器材料 28 spgY &OI; 2.2 定义布局设置 29 NaLec|6<t 2.3 创建一个MMI耦合器 31 dxxD%lHCF 2.4 插入input plane 35 lshO'I+)* 2.5 运行模拟 39 ^-mz!{
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 u|B\@"0 3 创建一个单弯曲器件 44 5,;{<\c 3.1 定义一个单弯曲器件 44 O Y /QA 3.2 定义布局设置 45 .-fJ\`^mi 3.3 创建一个弧形波导 46 7w YSP&$ 3.4 插入入射面 49 )}vQ?n[:' 3.5 选择输出数据文件 53 y~''r%] 3.6 运行模拟 54 }kGJ)zh 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 EzwYqw 4 创建一个MMI星形耦合器 60 Z=4Krfn 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 A'p"FYlCW 4.2 定义布局设置 61 Nmns3D 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ~cQP4
kBD] 4.4 插入输入面 62 }G_ i+ 4.5 运行模拟 63 QV7K~qi 4.6 预览最大值 65 wE;??'O'l 4.7 绘制波导 69 (\>_{"*= 4.8 指定输出波导的路径 69 =^O84Cp 6 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 1KAA(W;nq 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 T&6{|IfM_ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 *ofK|r 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 yUqvF6+26 5.1 定义波导材料 75 pu,/GBG_ 5.2 定义布局设置 76 WUMx:a0! 5.3 创建波导 76 JaiYVx( 5.4 修改输入平面 77 zH}u9IR3` 5.5 指定波导的路径 78 ;F"W6G 5.6 运行模拟 79 A<QYW,:| 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 L*Xn!d% 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 `%"zq"1`0 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 /%=p-By<V 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 1DN, 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ;9/6X#;$ 6.2 定义布局结构 89 /<Zy-+3 6.3 绘制并定位波导 91 t-3wjS1v 6.4 生成布局脚本 95 45>w=O 6.5 插入和编辑输入面 97 -|:7<$2#I 6.6 运行模拟 98 (+q?xwl!N 6.7 修改布局脚本 100 b8feo'4Z 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 G]=U=9ZI 7 应用预定义扩散过程 104 9Or3X/:o 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 KSc&6UVz^ 7.2 定义布局设置 106 p%G4Js. 7.3 设计波导 107 fZ 17 7.4 设置模拟参数 108 &H-39;?u 7.5 运行模拟 110 v$owG-_>< 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 qL,QsRwN 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 dPPe_% Ilr 7.8 添加一个新的轮廓 111 tlA4oVII 7.9 创建上方的线性波导 112 *B#<5<T 8 各向异性BPM 115 o>\j c 8.1 定义材料 116 -P!vCf^{
t 8.2 创建轮廓 117 ^Qs-@]E- 8.3 定义布局设置 118 ^kch]?
8.4 创建线性波导 120 _Oh;._PS 8.5 设置模拟参数 121 P5%DvZB$w 8.6 预览介电常数分量 122 d]}
7] 8.7 创建输入面 123 8n,i5>!d 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 W#8qhmt 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 t9zPJQlT} 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 1e _V@Vy 9.2 定义布局设置 130 eN,s#/ip] 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 k9w<0h3 9.4 编辑输入平面 132 V89!C?.[]1 9.5 设置模拟参数 134 = K"F!} 9.6 运行模拟 135 +[zrU`!@ 10 电光调制器 138 BB1'B-O 10.1 定义电解质材料 139 v'TkKwl 10.2 定义电极材料 140 44
o5I: 10.3 定义轮廓 141 ;_F iiBk7( 10.4 绘制波导 144 _r+9S.z 10.5 绘制电极 147
u> %r( 10.6 静电模拟 149 +wY3E*hU 10.7 电光模拟 151 6<(HT#=# 11 折射率(RI)扫描 155 =9LC"eI&| 11.1 定义材料和通道 155 BO#fzq% 11.2 定义布局设置 157 tV[?WA[xt 11.3 绘制线性波导 160 lF 8B+ 11.4 插入输入面 160 `i9WnPRt 11.5 创建脚本 161 QtW5;A-h 11.6 运行模拟 163 TXH: + m c 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 oB&s | |