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前 言
X\$ 0 jHN
+5=l 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。 !`1'2BC 9O{b]=>wq 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。 @%k}FL=:t( Z6\+ 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。 ~'37`)]z 7dsefNPb 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。 \^I>Q_LU -7J| l 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。 Y!iZW STZPYeXE 《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 Hbv6_H 'lHdOG 上海讯技光电科技有限公司 `.s({/|[ u:0aM}9A 目 录 w 4[{2 1 入门指南 4 .920{G?l5 1.1 OptiBPM安装及说明 4 `Al;vVMRO 1.2 OptiBPM简介 5 Y0?5w0{ 1.3 光波导介绍 8 ][}0#'/mV 1.4 快速入门 8 X7k.zlH7T 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 aQ:5d3m0 2.1 定义MMI耦合器材料 28 U9b?i$ 2.2 定义布局设置 29 BIuK @$ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 W9NX=gE4 2.4 插入input plane 35 L(&&26Y 2.5 运行模拟 39 )K &( 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 McB[|PmC 3 创建一个单弯曲器件 44 q,
O$ %-70 3.1 定义一个单弯曲器件 44 :y7c k/> 3.2 定义布局设置 45 :
]C~gc 3.3 创建一个弧形波导 46 |:8bNm5[ 3.4 插入入射面 49 }&_/PA0j 3.5 选择输出数据文件 53 cnTaJ/o 3.6 运行模拟 54 lNSLs"x^ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 L3CP`cx 4 创建一个MMI星形耦合器 60 H;RwO@v 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 1GzAG;UUo6 4.2 定义布局设置 61 iLSr*`
o 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 H%D$(W 4.4 插入输入面 62 GSH>7!.# 4.5 运行模拟 63 5oAK8I 4.6 预览最大值 65 82l~G;.n3 4.7 绘制波导 69 Jv^h\~*jH 4.8 指定输出波导的路径 69 ;^Dpl'v%\ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 wmTb97o 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 P&f7@MOV.P 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 h$2</J" 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 )ut&@] 5.1 定义波导材料 75 B
{>7-0 5.2 定义布局设置 76 =E.wv
5.3 创建波导 76 YPxM<Gfa8 5.4 修改输入平面 77 .mR8q+I6 5.5 指定波导的路径 78 {;2PL^i 5.6 运行模拟 79 YOcO4
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 a|X a3E 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 lnjXDoVb< 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 v/ _ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 B6={&7U2 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
$ ` "" 6.2 定义布局结构 89 OGl}-kw 6.3 绘制并定位波导 91 ~sh`r{0 6.4 生成布局脚本 95 T:~vk.Or 6.5 插入和编辑输入面 97 7<*yS310 6.6 运行模拟 98 ^~etm 6.7 修改布局脚本 100 j:v@pzTD 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ?{[
v+t# 7 应用预定义扩散过程 104 |!4K!_y 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 +{oG|r3L 7.2 定义布局设置 106 p>huRp^w 7.3 设计波导 107 (JOgy.5C~ 7.4 设置模拟参数 108 iUN Ib 7.5 运行模拟 110 aht[4(XH5 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 )P
sY($ & 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 H:V2[y8\ 7.8 添加一个新的轮廓 111 GB=X5<; 7.9 创建上方的线性波导 112 a!v1M2> 8 各向异性BPM 115 @J/K-.r 8.1 定义材料 116 n"c[,k+R`U 8.2 创建轮廓 117 ]Gsv0Xk1 8.3 定义布局设置 118 %iQD /iT5 8.4 创建线性波导 120 {ttysQ- 8.5 设置模拟参数 121 yd
d7I&$ 8.6 预览介电常数分量 122 JkbQyn 8.7 创建输入面 123 =%TWX[w 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 .[ICx 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 D9H?:pmv? 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 YIG~MP 9.2 定义布局设置 130 Hx?;fl'G% 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Fj2BnM3# 9.4 编辑输入平面 132 cQ
R]le%( 9.5 设置模拟参数 134 VAHh~Q6 ;e 9.6 运行模拟 135 a.k.n< 10 电光调制器 138 :74y! 10.1 定义电解质材料 139 u 7>],< 10.2 定义电极材料 140 QTk}h_<u 10.3 定义轮廓 141 m;GCc8 10.4 绘制波导 144 k%WTJbuG<) 10.5 绘制电极 147 I&x=; 10.6 静电模拟 149 Mh]Gw(?w 10.7 电光模拟 151 <Zmg# 11 折射率(RI)扫描 155 'a@/vx&J 11.1 定义材料和通道 155 Q+{xZ'o"Z 11.2 定义布局设置 157 B|C2lu 11.3 绘制线性波导 160 _@
qjV~%Sy 11.4 插入输入面 160 OrY/`+Cog 11.5 创建脚本 161 52Z2]T
c, 11.6 运行模拟 163 L
[pBB 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 n FHUy9q 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 :(P9mt 12.1 定义材料 165 ,is3&9 12.2 创建参考轮廓 166 6d<r= C= 12.3 定义布局设置 166 qN9(S:_Px 12.4 用户自定义轮廓 167 ( R=:X+ k 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 (c=6yV@ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ?BeiY zg 13.1 定义材料 173 Z>k#n'm^z 13.2 创建钛扩散轮廓 173
?N *>*" 13.3 定义晶圆 174 Y!w`YYKP 13.4 创建器件 175 "jKY1*? 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 KQ!8ks] 13.6 定义电极区域 178 Bq%Jh Z&+ g;(g 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 +V ;l6D 13.8 运行模拟 182 wDal5GJp 13.9 创建脚本 184 Rq'S>#e 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 H)kwQRfu 14.1 理论背景 186 BLQ 6A< 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 X9W@&zQ 14.3 生成脚本数据 190 :^6y7&o[ 14.4 导出散射数据 193 O:;w3u7;u 14.5 创建臂 194 y}" O U 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 J?"B%B5c 14.7 加载两个臂的文件 200 )l C)@H} 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 %S960 14.9 连接元件 202 MzdV2. 14.10 运行模拟 203 BUDi&|, 14.11 创建图以查看结果 204 qd ~BnR$= P9^Xm6QO 有兴趣可以扫码加微联系 2j[=\K]
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