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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。 s LD Ea 7On.y* 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|Q !z:j-gT3 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。 _h,X3P ;K4=fHl 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。 j)nE!GKD( qUg/mdv& 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。 L*p7|rq$" G^;]]Ji" 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 &{# 6Z Jp8,s% 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 cN2Pl%7 F}F{/
目 录 :vS/Lzk 1 入门指南 4 /r&4< @ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 .'l3NV^{ 1.2 OptiBPM简介 5 ;Hp78!#, 1.3 光波导介绍 8 wT3D9N. 1.4 快速入门 8 *ni0. 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 eH*i_g' 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ht+wi5b 2.2 定义布局设置 29 p Zxx 2.3 创建一个MMI耦合器 31 c>r~pY~$ 2.4 插入input plane 35 VY|UB7,C 2.5 运行模拟 39 XCgC^c' 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 q{[y4c1bG{ 3 创建一个单弯曲器件 44 |<1A<fU8a 3.1 定义一个单弯曲器件 44 )$pqe|, 3.2 定义布局设置 45 p2O [r 3.3 创建一个弧形波导 46 ^4[QX
-_2 3.4 插入入射面 49 l Ny<E!0 3.5 选择输出数据文件 53 z>=;Xe8P8n 3.6 运行模拟 54 U`{ M1@$ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 *uxKI:rB: 4 创建一个MMI星形耦合器 60 <P*7u\9& 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Ir-
1@_1Q 4.2 定义布局设置 61 OzxiT + 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ne[H `7c 4.4 插入输入面 62 XCez5Q1 4.5 运行模拟 63 `$JOFLa 4.6 预览最大值 65 a@? Bv 4.7 绘制波导 69 ,d
HAD 4.8 指定输出波导的路径 69 Y'}c$*OkI 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 gxVJH'[V5 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ZY6%%7?1 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 B>"-8#B[4 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;ae6h
[ 5.1 定义波导材料 75 Fvnf;']q 5.2 定义布局设置 76 K|;L{[[yH 5.3 创建波导 76 @}%kSn5y: 5.4 修改输入平面 77 i1HO>X:ea 5.5 指定波导的路径 78 ~PN[ #e] 5.6 运行模拟 79 ,yfJjV*I 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 XNBzA3W 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 CWD
$\K G 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 N>@.(f&w 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 1P BnGQYM 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 20Rm|CNH? 6.2 定义布局结构 89 n@oSLo`k,` 6.3 绘制并定位波导 91 ,M\/[_: 6.4 生成布局脚本 95 B\dhw@hM 6.5 插入和编辑输入面 97 E
/ycPqD 6.6 运行模拟 98 1aUu:#c 6.7 修改布局脚本 100 (tg+C\
S. 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ;~}!P7z 7 应用预定义扩散过程 104 |c2;`T#`o 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 b#S-u }1PE 7.2 定义布局设置 106 `K2vG`c 7.3 设计波导 107 a
uve&y"R 7.4 设置模拟参数 108 %VrMlG4hx 7.5 运行模拟 110 #hEU)G'$+ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 You~
6d6Om 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 *m6*sIR 7.8 添加一个新的轮廓 111 /\pUA!G)BD 7.9 创建上方的线性波导 112 NVDvd6 8 各向异性BPM 115 368H6 Jj 8.1 定义材料 116 od3b,Q 8.2 创建轮廓 117 8PGuZw< 8.3 定义布局设置 118 $bk_%R}s 8.4 创建线性波导 120 uVw|jj 8.5 设置模拟参数 121 b]WvKdq 8.6 预览介电常数分量 122 Wk/Il^YG 8.7 创建输入面 123 tqU8>d0^ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ZB,UQ~!Yr 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 gf,[GbZ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ~HBx5Cpi 9.2 定义布局设置 130 w6l56CB` 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 *x. gPG 9.4 编辑输入平面 132 sDy~<$l? 9.5 设置模拟参数 134 b$B-LvHd1 9.6 运行模拟 135 k%LsjN.S 10 电光调制器 138 x=Ez hq]X 10.1 定义电解质材料 139 <)gTi759h) 10.2 定义电极材料 140 xQzXl 10.3 定义轮廓 141 3^F1 hCB 10.4 绘制波导 144 6c[ L*1 10.5 绘制电极 147 'G3|PA7v 10.6 静电模拟 149 Z^yn S 10.7 电光模拟 151 3>^S6h}o 11 折射率(RI)扫描 155 0h"uJco, 11.1 定义材料和通道 155 ,Q8h#0z r 11.2 定义布局设置 157 ;;zd/n2b 11.3 绘制线性波导 160 z`|E0~{- 11.4 插入输入面 160 ?? Dv\yLZI 11.5 创建脚本 161 m^a0JR}u9 11.6 运行模拟 163 E._ [P/PB 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 AyMbwCR"X 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 |Lz7}g=6 12.1 定义材料 165 V} t8H 12.2 创建参考轮廓 166 UeSPwY 12.3 定义布局设置 166 V5]\|?= 12.4 用户自定义轮廓 167 d|$-Sz 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 JU-eoB}m 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Hd~fSXFl 13.1 定义材料 173 vg[zRWh8 13.2 创建钛扩散轮廓 173 D+Z,;XZ 13.3 定义晶圆 174 nZkMyRk 13.4 创建器件 175 .J9\Fr@ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 wafws*b% 13.6 定义电极区域 178 z~yLc{M 了解详情可以加我微信 g);.".@" 7, :l\t
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