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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。 hYWWvJ)S ~IqT> 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。 ;XtDz rSJ}qRXwU 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)\f\yb Xj@Kt|&`k 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。 C|lMXp\* @2$8o]et 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ?Jr<gn^D {(q Un 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 V3+%KkN Q-au)R, 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 3)-#yOr ttKfZ0 目 录 z::2O/ho 1 入门指南 4 4dok/ +Ec 1.1 OptiBPM安装及说明 4 .XE]vo 1.2 OptiBPM简介 5 (,TO| 1.3 光波导介绍 8 PA=BNKlH 1.4 快速入门 8 \c\=S 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 #rC/y0niH 2.1 定义MMI耦合器材料 28 /<2_K4(-{4 2.2 定义布局设置 29 5 O6MI4: 2.3 创建一个MMI耦合器 31 LtU+w*Gj 2.4 插入input plane 35 h/k`+ 2.5 运行模拟 39 X@G`AD'.M 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 jFc{$#g- 3 创建一个单弯曲器件 44 s-ou ;S3s 3.1 定义一个单弯曲器件 44 i:$g1 3.2 定义布局设置 45 zc{C+:3$^ 3.3 创建一个弧形波导 46 Wm,,OioK 3.4 插入入射面 49 >@%!r 3.5 选择输出数据文件 53 k^]~NP 3.6 运行模拟 54 d{m0 uX56 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 =@z"k'Vl` 4 创建一个MMI星形耦合器 60 C;ye%&g> 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 xV6j6k 4.2 定义布局设置 61 onlyvH4 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 4<Y?#bm' 4.4 插入输入面 62 1_QO>T' 4.5 运行模拟 63 **"P A8 4.6 预览最大值 65 L!G3u/ 4.7 绘制波导 69 [n"<(~ 4.8 指定输出波导的路径 69 +W1rm$Q 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 &Xav$6+Z1J 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 TGLXvP&
\ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 W{h7+X]Y 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 DNy)\+[
5.1 定义波导材料 75 FN
R&
: 5.2 定义布局设置 76 O`=Uq0Vv 5.3 创建波导 76 ;$i'A&)OC 5.4 修改输入平面 77 IW#(ICeb 5.5 指定波导的路径 78 x'qgpG}?] 5.6 运行模拟 79 O?!"15 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ep!.kA=\ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 <gy'@w? 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 z)B=<4r 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 U&XoT-p$L 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 KOQTvJ_# 6.2 定义布局结构 89 S@#L!sT`u 6.3 绘制并定位波导 91 |(<L!6 6.4 生成布局脚本 95 9wC; m : 6.5 插入和编辑输入面 97 Xy{+=UY 6.6 运行模拟 98 h]#)41y< 6.7 修改布局脚本 100 P33E\O 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 xlLS` 7 应用预定义扩散过程 104 _biJch 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 )3AT=b 7.2 定义布局设置 106 Ml Z`g,{ 7.3 设计波导 107 &}cie"\L 7.4 设置模拟参数 108 gg(U}L
]: 7.5 运行模拟 110 Exr7vL 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 dq(x@&J 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 63HkN4D4 7.8 添加一个新的轮廓 111 -eMRxa> 7.9 创建上方的线性波导 112 $#r(1 Ev 8 各向异性BPM 115 ]`prDw' 8.1 定义材料 116 vF&b|V+, 8.2 创建轮廓 117 q*OKA5 8.3 定义布局设置 118 5o/rV.I 8.4 创建线性波导 120 Pa}vmn1$ 8.5 设置模拟参数 121 4_<Uk 8.6 预览介电常数分量 122 Eg*3**gTO 8.7 创建输入面 123 w^gh&E 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
.D.Rn/ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 (zBQ^97] 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 6{'6_4;Fv( 9.2 定义布局设置 130 [/G;XHL;? 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 x8Sq+BY 9.4 编辑输入平面 132 Kxn7sL$]=F 9.5 设置模拟参数 134 n lW&(cH 9.6 运行模拟 135 u*{ _WL[( 10 电光调制器 138 arZIe+KW 10.1 定义电解质材料 139 !U_L7 10.2 定义电极材料 140 Pc'?p 10.3 定义轮廓 141 ydQS"]\g 10.4 绘制波导 144 p0K;m% 10.5 绘制电极 147 iC]lO 10.6 静电模拟 149 cAS_?"V
a 10.7 电光模拟 151 3;NRW+ 11 折射率(RI)扫描 155 B! V{.p 11.1 定义材料和通道 155 cqx1NWlY 11.2 定义布局设置 157 E6:p 11.3 绘制线性波导 160 "N]o5d 11.4 插入输入面 160 {M/c! 11.5 创建脚本 161 d&`j8O 11.6 运行模拟 163 ;L2bC3 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 rzDJH:W{2 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 $sZHApJV+ 12.1 定义材料 165 c'";36y 12.2 创建参考轮廓 166 Ib!rf: 12.3 定义布局设置 166 7-I>53@ 12.4 用户自定义轮廓 167 I})t 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 K/`RZ! 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 vc#oALc& 13.1 定义材料 173 !T#y r) 13.2 创建钛扩散轮廓 173 .E#Sm?gK 13.3 定义晶圆 174 r z{ 'X d 13.4 创建器件 175 9^ p{/Io 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 fhKiG%i'l 13.6 定义电极区域 178 \_nmfTr!K 具体情况请扫码联系 CqK#O'\ MdZgS#`
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