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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。 ^5
Tqy(M "kqPmeI 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。 ;t`&n['N> >b4eL59 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。 IIx#2r sCHJ&>m5- 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。 y:l\$pGC% ,$&&-p I] 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 -A!%*9Z ~W]TD@w 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 c~
V*:$F r]36zX v 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 z2>lI9D4V t\ewHZG" 目 录 wLr_-vJ 1 入门指南 4 N ZSSg2TX# 1.1 OptiBPM安装及说明 4 du^J2m{f 1.2 OptiBPM简介 5 uu687|Pm 1.3 光波导介绍 8 45>?o 1.4 快速入门 8 !%0 *z 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 L*JjG sTH 2.1 定义MMI耦合器材料 28 lHX72s|V 2.2 定义布局设置 29 kMd.h[X~ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 N] sAji* 2.4 插入input plane 35 B^9j@3Ux 2.5 运行模拟 39 h.t-`k7 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 q'82qY 3 创建一个单弯曲器件 44 -3Vx76Y 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Z?QC!bWb 3.2 定义布局设置 45 5XBH$&Td 3.3 创建一个弧形波导 46 n.0fVV-A 3.4 插入入射面 49 R~$qo)v 3.5 选择输出数据文件 53 gB'6`' 3.6 运行模拟 54 8X|-rM{ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 vRO
_Q? 4 创建一个MMI星形耦合器 60 XOS[No~ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 =C.$
UX 4.2 定义布局设置 61 `W*U4?M 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 '."ed%=MC 4.4 插入输入面 62 z' >_Mc6 4.5 运行模拟 63 kPLxEwl 4.6 预览最大值 65 /I0%Z+`= 4.7 绘制波导 69 y
h9*z3 4.8 指定输出波导的路径 69 @I!0-OjL 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 FJP-y5 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Jz e:[MYS 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 R*2E/8Ia 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 >\3V a 5.1 定义波导材料 75 "a U
aotx 5.2 定义布局设置 76 `+Q%oj#FF 5.3 创建波导 76 JcxThZP~ 5.4 修改输入平面 77 ,nDaqQ-C!! 5.5 指定波导的路径 78 #4 pB@_ 5.6 运行模拟 79 V6reqEh 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 .OY`Z)SS% 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 AkQ~k0i}b 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 JnM["Q=` 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 v^ VitLC 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 j#q-^h3H 6.2 定义布局结构 89 SNI)9k(T{ 6.3 绘制并定位波导 91 E09:E 6.4 生成布局脚本 95 fmDCP kj 6.5 插入和编辑输入面 97 }S<2A7)el 6.6 运行模拟 98
7E~;xn; 6.7 修改布局脚本 100 N5b!.B x-w 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ._{H~R| 7 应用预定义扩散过程 104 VS8Rx.? 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Z@PmM4F@S 7.2 定义布局设置 106 }Ud*TOo ` 7.3 设计波导 107 L0WN\|D 7.4 设置模拟参数 108 |4 0`B% Z 7.5 运行模拟 110 b2&0Hx 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Gu\q%'I 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 bAtSV u 7.8 添加一个新的轮廓 111 `&c kZiq 7.9 创建上方的线性波导 112 U#WF;q0L 8 各向异性BPM 115 P?of<i2E 8.1 定义材料 116 ^ sLdAC 8.2 创建轮廓 117 x-&@wMqkc 8.3 定义布局设置 118 LuvY<~u 8.4 创建线性波导 120 lchPpm9 8.5 设置模拟参数 121 );&:9[b_ 8.6 预览介电常数分量 122
tG22#F` 8.7 创建输入面 123 ={@6{-tl 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 JO6)-U$7UG 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ok\vQs(a 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 z/@slT 9.2 定义布局设置 130 6fEqqUeV 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 1ztG;\ 9.4 编辑输入平面 132 >V8-i` 9.5 设置模拟参数 134 u^8{Z;mm 9.6 运行模拟 135 =R$u[~Xl2X 10 电光调制器 138 )W
_v:?A9 10.1 定义电解质材料 139 |"CZ T# 10.2 定义电极材料 140 aNspMJ 10.3 定义轮廓 141 DAr1C+Dy
10.4 绘制波导 144 4yA+h2 10.5 绘制电极 147 ^'{Fh"5 10.6 静电模拟 149 9gK`E 10.7 电光模拟 151 gu.}M:u 11 折射率(RI)扫描 155 qHlQ+:n 11.1 定义材料和通道 155 9w"4K. 11.2 定义布局设置 157 <
!C)x 11.3 绘制线性波导 160 m'=Crei 11.4 插入输入面 160 wIaony 11.5 创建脚本 161 6HWE~`ok6 11.6 运行模拟 163 h_,i&d@( 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 wc^tgE 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ShP^A"Do 12.1 定义材料 165 ~H<6gN<j(. 12.2 创建参考轮廓 166 oDA XiY$u 12.3 定义布局设置 166 FxWS V| Z 12.4 用户自定义轮廓 167 3<f}nfB%r? 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 2*l/3VW 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 h_3E)jc 13.1 定义材料 173 M; tqp8 13.2 创建钛扩散轮廓 173 K)|G0n*qS 13.3 定义晶圆 174 8COGsWK 13.4 创建器件 175 aa/(N7 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 A>;bHf@ 13.6 定义电极区域 178 u$Jz~:=, 了解详情可以加我微信 }I6veagK ;)z:fToh
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