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前 言 ci!c7 ,'c B\6\QQ;rUo 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。 fu`oDi o{qbbJBC 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。 B\Uj |qBo*OcO 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。 p(v.sP4w lr1i DwZV 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。 0wx`y$~R #q\C"N5ip 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。 yk=H@`~! ;y"DEFs,u 《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 h:|aQJG5 $V[ob 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 A9"ho}< 6wGf47 目 录 &0
@2JS/! 1 入门指南 4 =0Nd\ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 yEH30zSt 1.2 OptiBPM简介 5 5yry$w$G) 1.3 光波导介绍 8 $+tkBM 1.4 快速入门 8 [P^ .=F 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 &ha39&I 2.1 定义MMI耦合器材料 28 rA9"CN 2.2 定义布局设置 29 JLjx4B\ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 rn(T
Z} 2.4 插入input plane 35 (*|hlD~ 2.5 运行模拟 39 k?_Miqr 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 )0NA*<Q+. 3 创建一个单弯曲器件 44 J<'4(}^| 3.1 定义一个单弯曲器件 44 1e}wDMU( 3.2 定义布局设置 45 3N;X|pa 3.3 创建一个弧形波导 46 spJB6n( 3.4 插入入射面 49 ]86U-`p 3.5 选择输出数据文件 53 u|+O%s TQ 3.6 运行模拟 54 IkD\YPL; 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 )s!x)< d; 4 创建一个MMI星形耦合器 60 n84*[d}t 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 f;QWlh"9 4.2 定义布局设置 61 |W?x6]~.R 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 y$!~</=b 4.4 插入输入面 62 myH#.$=A 4.5 运行模拟 63 L='GsjF0} 4.6 预览最大值 65 u{HB5QqK 4.7 绘制波导 69 hEDj"`Px 4.8 指定输出波导的路径 69 pZXva9bE 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 `/"TYR% 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 6%:N^B=%} 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 |Kb-oM&^# 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 @dGj4h. 5.1 定义波导材料 75 p!173y,nL 5.2 定义布局设置 76 NKO5c?ds 5.3 创建波导 76 h T4fKc7P 5.4 修改输入平面 77 H$Q_K<V 5.5 指定波导的路径 78 XmLHZ,/ 5.6 运行模拟 79 Tf` ~=fg% 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 o: qB#8X 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 _Nlx)Y R 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 e)O6k7U$ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 lr=*Ty(V 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 D/rKqPp|! 6.2 定义布局结构 89 zcDVvP 6.3 绘制并定位波导 91 uYF_sf 6.4 生成布局脚本 95 Y!}BmRLh2 6.5 插入和编辑输入面 97 $kg!XT{V 6.6 运行模拟 98 Jgb{Tl:r 6.7 修改布局脚本 100 BJ1txdxvS 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 >AJtoJ=j 7 应用预定义扩散过程 104 iN<Tn8-YH6 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 dYW19$W
n 7.2 定义布局设置 106 ` O-$qT,_ 7.3 设计波导 107 <Xv]Ih?@f` 7.4 设置模拟参数 108 Sky!ZN'I 7.5 运行模拟 110 >tYptRP 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 B]#0]-ua 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Vf,t=$.[Q 7.8 添加一个新的轮廓 111 qa2QS._m 7.9 创建上方的线性波导 112 D>PB|rS@ 8 各向异性BPM 115 :(N3s9:vz 8.1 定义材料 116 "2$C_aE 8.2 创建轮廓 117 %3|0_ 8.3 定义布局设置 118 g#W )EXUR 8.4 创建线性波导 120 !'[f!vsyM{ 8.5 设置模拟参数 121 ?FxxH*>" 8.6 预览介电常数分量 122 BNnGtVAbZ 8.7 创建输入面 123 $s5LzJn 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 YOy/'Le^: 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 hVd%
jU: 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Yc&yv 9.2 定义布局设置 130 KYZ/b8C 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 kO+Y5z6= 9.4 编辑输入平面 132 \GEFhM4) 9.5 设置模拟参数 134 ^g"G1,[%w 9.6 运行模拟 135 4,`Yx s)% 10 电光调制器 138 ?v\A&d 10.1 定义电解质材料 139 S)T~vK(n 10.2 定义电极材料 140 lo5,E(7~h 10.3 定义轮廓 141 q{nNWvL 10.4 绘制波导 144 ~K 5eO- 10.5 绘制电极 147 #"|</*%> 10.6 静电模拟 149 (3C::B= 10.7 电光模拟 151 Ivmiz{Oii 11 折射率(RI)扫描 155 Mpzt9*7R 11.1 定义材料和通道 155 79^Y^.D 11.2 定义布局设置 157 bx#GOK- 11.3 绘制线性波导 160 kl,I.2- 11.4 插入输入面 160 n<+g{QHi 11.5 创建脚本 161 .y\j .p 11.6 运行模拟 163 @G@,)`p4? 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 J^m#984 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 e$u=>=jV] 12.1 定义材料 165 #N.W8mq 12.2 创建参考轮廓 166 o$)pJ#";F 12.3 定义布局设置 166 9)9p<(b$ 12.4 用户自定义轮廓 167 fkbHfBp[(A 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ;x^WPYEj 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 CoO.. 13.1 定义材料 173 A)/8j2 13.2 创建钛扩散轮廓 173 P/6$T2k_ 13.3 定义晶圆 174 *-'u(o 13.4 创建器件 175 NCR4n_ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 aDceOhfx 13.6 定义电极区域 178 7}>Zq`]~ +GqK$B(x7 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 :Aj8u\3!@ 13.8 运行模拟 182
`S$zwot 13.9 创建脚本 184 \]uD"Jqv# 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 K9O%SfshF 14.1 理论背景 186 .$&mWytw= 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 zW.I7Z0^ 14.3 生成脚本数据 190 Mm7;'Zbg 14.4 导出散射数据 193 :59fb"^$ 14.5 创建臂 194 Zq1ZrwPF 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 &\6Buw_ 14.7 加载两个臂的文件 200 }x!=F<Q!r 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 utOATjB.z 14.9 连接元件 202 uy'm2 14.10 运行模拟 203 @pq2Z^SQ H 14.11 创建图以查看结果 204 y.vYT{^ $]LhE:!G +5~5BZP QQ:2987619807 9BR/zQ2
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