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前 言 #uu wzE*M_ {;f`t3D 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。 ndF
Kw !%T@DT=l& 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。 ZZ[5Z=te? FRs5 Pb1 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。 T{?!sB3 "N7C7`izc 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>5\Yl% Q1buuF#CU& 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。 hCW8(Zt k}F ;e_ 《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 ;d?4phl-. &NHIX(b6 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 P/M*XUG. lq.AQ 目 录 top3o{4 1 入门指南 4 .6e5w1r63 1.1 OptiBPM安装及说明 4 j><.tA~i 1.2 OptiBPM简介 5 5OpK~f5 1.3 光波导介绍 8 { F.Ihw 1.4 快速入门 8 +SUQRDF@i 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 JfKl=vg 2.1 定义MMI耦合器材料 28 i`Lt=)@& 2.2 定义布局设置 29 jUW{Z@{U 2.3 创建一个MMI耦合器 31 zcIZJVYA 2.4 插入input plane 35 5#QB&A> 2.5 运行模拟 39 !Aj_r^[X` 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 VNXB7#ry 3 创建一个单弯曲器件 44 8I@=? 3.1 定义一个单弯曲器件 44 |{t}ULc 3.2 定义布局设置 45 ZuBVq 3.3 创建一个弧形波导 46 CFRo>G 3.4 插入入射面 49 O?8G 3.5 选择输出数据文件 53 |M9x&(H;Hw 3.6 运行模拟 54 ?B@iBOcu[ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 k\HRG@
/G 4 创建一个MMI星形耦合器 60 I#uJdV|x 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ``>WFLWTn 4.2 定义布局设置 61 z'fGHiX7.0 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 W9a H]9b 4.4 插入输入面 62 (doFYF~w 4.5 运行模拟 63 3<'SnP3mY 4.6 预览最大值 65 //V?rs 4.7 绘制波导 69 ugUV`5w
4.8 指定输出波导的路径 69 )|Y"^K%Jm 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^XZmtB 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 /F/`?=1<$ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 9-}&znLZe 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 a&PoUwG 5.1 定义波导材料 75 ?\ho9nyK 5.2 定义布局设置 76 sx*(JM}Be 5.3 创建波导 76 Oyj!N`&z@ 5.4 修改输入平面 77 ^[^uDE
< 5.5 指定波导的路径 78 ]<++w;#+x 5.6 运行模拟 79
gt}/C4| 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ;uR8pz e 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 -I\_v*nA 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 s{<rc> 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 3smcCQA% 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Q0ev*MS9Z 6.2 定义布局结构 89 {PYN3\N, 6.3 绘制并定位波导 91 #t3ju^ |? 6.4 生成布局脚本 95 #l8CUg~Uj 6.5 插入和编辑输入面 97 vP88%I; 6.6 运行模拟 98 QJGRi 6.7 修改布局脚本 100 "qQU ^FW 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [x-Z)Q.5 7 应用预定义扩散过程 104 }ndH|, 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 :^J(%zy 7.2 定义布局设置 106 \*d@_oQ$ 7.3 设计波导 107 I?l*GO+pz 7.4 设置模拟参数 108 Hdj0! bUx 7.5 运行模拟 110 OO53U=NU 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 qX-Jpi P 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 >/$Q:92T 7.8 添加一个新的轮廓 111 +>c)5Jih 7.9 创建上方的线性波导 112 s~M!yuH 8 各向异性BPM 115 Qzb8*;4?FF 8.1 定义材料 116 UmInAH4 8.2 创建轮廓 117
`^F'af 8.3 定义布局设置 118 /Hx%gKU 8.4 创建线性波导 120 nSgg'I( 8.5 设置模拟参数 121 C+-~Gmrb(7 8.6 预览介电常数分量 122 X+bLLW>& 8.7 创建输入面 123 /c__{?go 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ^>[DG]g 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Dzc 4J66 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *C's7O{O 9.2 定义布局设置 130 *"j_3vAx 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 o"QpV
>x 9.4 编辑输入平面 132 q0DoR@ 9.5 设置模拟参数 134 LNk
3=v2M 9.6 运行模拟 135 fs>0{ 10 电光调制器 138 r`wL_>"{n 10.1 定义电解质材料 139 U{eC^yjt"o 10.2 定义电极材料 140 "0zMx`Dh 10.3 定义轮廓 141 >2>xr" 10.4 绘制波导 144 *~2jP;$ 10.5 绘制电极 147 .- c3f1i 10.6 静电模拟 149 jwAO{.}T1r 10.7 电光模拟 151 +apIp(E+ 11 折射率(RI)扫描 155 C2ToT \^ 11.1 定义材料和通道 155 >JCSOI 11.2 定义布局设置 157 G?>~w[#mQR 11.3 绘制线性波导 160 J6NQ5S\ 11.4 插入输入面 160 >,hJ5-9 11.5 创建脚本 161 ( 9dV%#G\ 11.6 运行模拟 163 e0>@Yp[Kd 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
CcAsJX~_ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Yg2z=&p-{" 12.1 定义材料 165 8q_3*++D 12.2 创建参考轮廓 166 }[ux4cd8Y 12.3 定义布局设置 166 wrGd40 12.4 用户自定义轮廓 167 eQ9{J9)? 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 $`_(%tl 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 UkXc7D^jwm 13.1 定义材料 173 y%ER51+ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 t6-c{ZX>A 13.3 定义晶圆 174 Q7c_;z_ 13.4 创建器件 175 |[k6X=5 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 `2r21rVntf 13.6 定义电极区域 178 ]2b" oHg .7E- 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 t#Yyo$9 13.8 运行模拟 182 hTVN`9h7 13.9 创建脚本 184 y^M'&@F 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 >+,1@R 14.1 理论背景 186 O aF+Z@s 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 zS?i@e
$ 14.3 生成脚本数据 190 ,ISq7*%F 14.4 导出散射数据 193 Zd~s5 14.5 创建臂 194 #c/v2 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 d5^ipu 14.7 加载两个臂的文件 200 <w{W1*R9 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 nwcT8b87J 14.9 连接元件 202 +zL=UEBN 14.10 运行模拟 203 t*.v! 14.11 创建图以查看结果 204 F)DL/'; b2p<!? kQVl8KS QQ:2987619807 bmT J
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