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前 言 ZtqN8$[6n \ )n'Ywr 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 KN9 e"" 5 MD=o7O^ OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 z gDc= AVbGJ+ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 |cUBS)[)X )X-/0G=N- 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 YE\s<$ vL"[7' 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。 <:UP $'>h7]. 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 vtVc^j4 g}=opw6z 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 &*wc` U
Gt;59} 目 录 @-QDp`QtI 1 入门指南 4 ;J3
(EB 1.1 OptiBPM安装及说明 4 oaJnLd90W 1.2 OptiBPM简介 5 u$?t |Ll 1.3 光波导介绍 8 THbV],RhJ 1.4 快速入门 8 xK3}zN$T 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Lk~aMbw# 2.1 定义MMI耦合器材料 28 78W& 2.2 定义布局设置 29 m@){@i2. 2.3 创建一个MMI耦合器 31
<c&6M 2.4 插入input plane 35 CsND:m 2.5 运行模拟 39 `<:D.9vO " 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 *N#{~ 3 创建一个单弯曲器件 44 Mli`[8@( 3.1 定义一个单弯曲器件 44 <>FpvdB 3.2 定义布局设置 45 g$j ZpU 3.3 创建一个弧形波导 46 %"0g}tK6 3.4 插入入射面 49 R2[-Q"|Ra 3.5 选择输出数据文件 53 RIO4`, 3.6 运行模拟 54 $M=W`E[g 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 *U=%W4?W 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ()>,L?y 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 nwm1YPs%v] 4.2 定义布局设置 61 9As K=/Buf 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 x)<Hr,wd 4.4 插入输入面 62 w_hGWpm 4.5 运行模拟 63 8#MiM . f 4.6 预览最大值 65 8XUm.nV 4.7 绘制波导 69 E{Ux|r~ 4.8 指定输出波导的路径 69 _#8OHG.x 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 AGdFJ>/ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 "me
a*-XB 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 \)Bws ` 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Mh+ym]6\(k 5.1 定义波导材料 75 ny]R,D0 5.2 定义布局设置 76 XPt<k&o1, 5.3 创建波导 76 0cwb^ffN 5.4 修改输入平面 77 wA#w]8SM 5.5 指定波导的路径 78 :sY pZX1 5.6 运行模拟 79 @l:o0(!W 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 *)jhhw=34 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 n!B*n(;!u 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9y~5@/32R 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 f;nO$h[Qb 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 A80r@)i 6.2 定义布局结构 89 gJ8+HV 6.3 绘制并定位波导 91 n8.W$ &-ia 6.4 生成布局脚本 95 n!r<\4I 6.5 插入和编辑输入面 97 /Y>$w$S 6.6 运行模拟 98 vncak 6.7 修改布局脚本 100 cBO.96ZHE 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ]R$
u3F 7 应用预定义扩散过程 104 {F/0pvP9 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Y|NANjEAfm 7.2 定义布局设置 106 oA;sP' 7.3 设计波导 107 NRM=0-16u$ 7.4 设置模拟参数 108 e7(iMe 7.5 运行模拟 110 'V=i;2mB* 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 l1&NU'WW 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |(Bc0sgw} 7.8 添加一个新的轮廓 111 6,707h 7.9 创建上方的线性波导 112 5ir[}I^z 8 各向异性BPM 115 %q~YJ*\ 8.1 定义材料 116 |bwz 8.2 创建轮廓 117 SpM|b5c5 8.3 定义布局设置 118 ^4WNP 8.4 创建线性波导 120 vnNX)$f 8.5 设置模拟参数 121 (^:0g.~c 8.6 预览介电常数分量 122 Y -Zw' 8.7 创建输入面 123 OM]d}}=Y 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 [p+]H?(A 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 @2LpI*]C 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 R|jt mI? 9.2 定义布局设置 130 [O"9OW'2!B 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Md4hd#z 9.4 编辑输入平面 132 d-zNvbU" 9.5 设置模拟参数 134 :6
, `M, 9.6 运行模拟 135 ;
S(KJV 10 电光调制器 138 *Vbf;=Mb 10.1 定义电解质材料 139 J<"=c
z$ 10.2 定义电极材料 140 H%L oI)w 10.3 定义轮廓 141 "~1{|lj|) 10.4 绘制波导 144 @B@`V F 10.5 绘制电极 147 =N62 ){{ 10.6 静电模拟 149 r~K5jL%z9 10.7 电光模拟 151 KI@OEy 11 折射率(RI)扫描 155 ")'9:c 11.1 定义材料和通道 155 #%~PNki 11.2 定义布局设置 157 DLigpid 11.3 绘制线性波导 160 fEdp^oVg 11.4 插入输入面 160 ?5N7,|K) 11.5 创建脚本 161 kB2]Z} 11.6 运行模拟 163 zS9HR1 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 /IO<TF(X 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 9+"R}Nxv^ 12.1 定义材料 165 X
j>?P/=Z 12.2 创建参考轮廓 166 6njwrqo 12.3 定义布局设置 166 gB3Tz(! 12.4 用户自定义轮廓 167 \ah.@s 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 TFQX}kr] 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 8_d>=*( 13.1 定义材料 173 lYF~CNvE 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ajy+%sXf= 13.3 定义晶圆 174 4x2
;@Pd 13.4 创建器件 175 S'h{["P~
0 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 7f$ hg8 13.6 定义电极区域 178 )YtdU(^J$ ^$!H| 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ?2q;`Nb 13.8 运行模拟 182 %KkMWl&: 13.9 创建脚本 184 {:63% j 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 )S8 fFV 14.1 理论背景 186 `y^tCJ2u* 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 N!{waPbPi 14.3 生成脚本数据 190 6T qs6* 14.4 导出散射数据 193 -p-<mC@<&S 14.5 创建臂 194 |z+K]R8_ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 f\|R<3 L 14.7 加载两个臂的文件 200 ,.K}uW 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 X!AD]sK 14.9 连接元件 202 [PhT
zXt 14.10 运行模拟 203 !eC]=PoY 14.11 创建图以查看结果 204 xoYaL )LdS1% q83!PI QQ:2987619807 O$K?2-
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