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前 言 uD_v! +`mGK:> 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。 ";[iZ "\"DCDKmG 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。 i[C~5}% S&O3HC 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。 {P9J8@D DVZdClAL 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。 s6*ilq1 os3 8u!3- 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。 ]e:/" PW(\4Q\ 《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 ;^
wd_ JG`Q;K 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 lA!"z~03* 3:/'t{ ^B 目 录 zo{/'BnU 1 入门指南 4 $aCd/& 1.1 OptiBPM安装及说明 4 3gWvmep1 1.2 OptiBPM简介 5 ,ea^,H6 1.3 光波导介绍 8 m8Vdb"0 1.4 快速入门 8 HysS_/t~ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 '[|+aJ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 h/eR 2.2 定义布局设置 29 h+.{2^x 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Zd^6ulx 2.4 插入input plane 35 Th[f9H% 2.5 运行模拟 39 qL$a
c}` 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 'z@ 0 3 创建一个单弯曲器件 44 2Q7R6*<N: 3.1 定义一个单弯曲器件 44 :%&Q-kk4! 3.2 定义布局设置 45 0Q,g7K<d 3.3 创建一个弧形波导 46 GY3 Wj 3.4 插入入射面 49 8kE]_t 3.5 选择输出数据文件 53 %t=kdc0=_ 3.6 运行模拟 54 [97:4. 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 M$4k; 4 创建一个MMI星形耦合器 60 VLsxdwHgb 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 _!;Me
)C 4.2 定义布局设置 61 k NqS8R| 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 _8fr6tO+ 4.4 插入输入面 62 CHd9l]Rbe 4.5 运行模拟 63 {u{@jp 4.6 预览最大值 65 %V&n*3 4.7 绘制波导 69 ~I/@i 4.8 指定输出波导的路径 69 _EnwME{@ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 r;9 r!$d 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 |Z\R*b" 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 >4Y3]6N0.F 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 uJx"W 5.1 定义波导材料 75 q/3ziVd7p 5.2 定义布局设置 76 a)Q!'$"'
5.3 创建波导 76 &wd;EGGT!q 5.4 修改输入平面 77 j.~!dh$mg 5.5 指定波导的路径 78 AWjJ{#W>9 5.6 运行模拟 79
N#V.1<Y 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ,y4I[[ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ?7:KphFX) 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Y^Nuz/ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 waX>0e 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 uZa9zs=}c 6.2 定义布局结构 89 [=O/1T 6.3 绘制并定位波导 91 nKR{ug>I) 6.4 生成布局脚本 95 ERwHLA 6.5 插入和编辑输入面 97 i
8!zu!-0 6.6 运行模拟 98 (npj_s!.C) 6.7 修改布局脚本 100 j.a`N2]WE 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 mOo`ZcTU 7 应用预定义扩散过程 104 i'd2[A.7I 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 wIkN9
f 7.2 定义布局设置 106 (%iRaw7hp 7.3 设计波导 107 }'r[m5T 7.4 设置模拟参数 108 G;>
_<22 7.5 运行模拟 110 $'W}aER 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 jF`BjxrG 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 MT(o"ltQ 7.8 添加一个新的轮廓 111 NmK8<9`u 7.9 创建上方的线性波导 112 gOgps: 8 各向异性BPM 115 3mPjpm 8.1 定义材料 116 y"]n:M:( 8.2 创建轮廓 117 sGvIXD 8.3 定义布局设置 118 ntNI]~z& 8.4 创建线性波导 120 ld$i+6| 8.5 设置模拟参数 121 Cs2;z:O] 8.6 预览介电常数分量 122 N@B9
@8h 8.7 创建输入面 123 imQURC 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 6y%0`! 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 E{6~oZ#L 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 yH][(o=2 9.2 定义布局设置 130 w\)| 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 A+@&" 9.4 编辑输入平面 132 "CiTa>x 9.5 设置模拟参数 134 m*e{\)rd# 9.6 运行模拟 135 TW !&p"Us+ 10 电光调制器 138 v}WR+)uFQ 10.1 定义电解质材料 139 &A#~)i5gF 10.2 定义电极材料 140 CJ}5T]WZ 10.3 定义轮廓 141 `1 :{0p2q 10.4 绘制波导 144 @aJ!PV'ms 10.5 绘制电极 147 Q)"A-"y 10.6 静电模拟 149 <dyewy*.L 10.7 电光模拟 151 Uye|9/w8 ! 11 折射率(RI)扫描 155 8Sz})UZ 11.1 定义材料和通道 155 fnx-s{c? 11.2 定义布局设置 157 [qsEUc+Z.' 11.3 绘制线性波导 160 O-)-YVU 11.4 插入输入面 160 IK*07h/! 11.5 创建脚本 161 r$)w7Gk< 11.6 运行模拟 163 x@8a'' 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 /VG2.: 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 |>@W
]CX[ 12.1 定义材料 165 `6+"Z=: 12.2 创建参考轮廓 166 hy|b6wF& 12.3 定义布局设置 166 OR[{PU=X 12.4 用户自定义轮廓 167 8,dBl!G= 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 e%W$*f 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 r(gXoq_w 13.1 定义材料 173 \W,I?Kx$ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 uwlr9nB 13.3 定义晶圆 174 $1ndKB8)`J 13.4 创建器件 175 {k rswh3 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 #Fyuf,hw4 13.6 定义电极区域 178 Jmx Ko+- s+>:,U<A 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 V59(Z 13.8 运行模拟 182 -W>'^1cR 13.9 创建脚本 184 b86}% FM 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 +>JjvYx}\ 14.1 理论背景 186 ~i 7^P9 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 w&ak"GgV 14.3 生成脚本数据 190 [`
sL?&a 14.4 导出散射数据 193 nT2)E&U6% 14.5 创建臂 194 \l~*PG2 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 1^gl}^|B 14.7 加载两个臂的文件 200 :%IoM E 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ']+Uu'a 14.9 连接元件 202 X1~1&:V,< 14.10 运行模拟 203 4[N^>qt = 14.11 创建图以查看结果 204 }f2r!7:x
D= 7c( 0wS+++n$5 QQ:2987619807 .9.2Be
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