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前 言 Yjg$o:M PvKGB01_ 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 P IG,a~ 6>?qBWW OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 .)*&NY!nsl hu-]SGb6 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 \t{iyUxY +5fB?0D; 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ~#gc{C@ lG6&uMvo 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 U& GPede WjBml'^RY 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 erI&XI TJ)Nr*U3_ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Cq@7oi]W0 kwi$% 目 录 uNewWtUb( 1 入门指南 4 4#t'1tzu# 1.1 OptiBPM安装及说明 4 #h.N#{9 1.2 OptiBPM简介 5 `&I6=,YLp 1.3 光波导介绍 8 !19T=p/:$ 1.4 快速入门 8 Gn7\4,C 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 W3l[a^1d 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ln<[CgV8 2.2 定义布局设置 29 HubG>] 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Ov"wcJ 2.4 插入input plane 35 Wz^;:6F 2.5 运行模拟 39 D~inR3(} 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 `LH 9@Z{ 3 创建一个单弯曲器件 44 6l|L/Z_6 3.1 定义一个单弯曲器件 44 4][VK/v+ 3.2 定义布局设置 45 S|d /?}C|e 3.3 创建一个弧形波导 46 +:m)BLA4l 3.4 插入入射面 49 H#F"n"~$ 3.5 选择输出数据文件 53 "P.sKhuo 3.6 运行模拟 54 H!NGY]z* 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 E.yFCaL 4 创建一个MMI星形耦合器 60 %B&O+~ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 -/3h&g 4.2 定义布局设置 61 nUY)LnI 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 H94_a e 4.4 插入输入面 62 <S_0=U 4.5 运行模拟 63 Q3r]T.].h 4.6 预览最大值 65 /&?ei*z 4.7 绘制波导 69 x~l"'qsK 4.8 指定输出波导的路径 69 \>T1&JT 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 r<]^.]3zj 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 i Q3wi 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 0?R$>=u 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 R||$Wi[$ 5.1 定义波导材料 75 MPp:EH 5.2 定义布局设置 76 d*!H&1L 5.3 创建波导 76 XW'7 5.4 修改输入平面 77 qHrIs-NR 5.5 指定波导的路径 78 ?,v@H$)3_ 5.6 运行模拟 79 Jbima> 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 1>_$O|dE 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 r?`nc6$0| 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 a"+VP>4 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 qq^[(n 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 WnQ'I=E#~ 6.2 定义布局结构 89 : Q,O: 6.3 绘制并定位波导 91 @8YuMD; 6.4 生成布局脚本 95 P^-x 6.5 插入和编辑输入面 97 11$v~<M 6.6 运行模拟 98 EZ Q!~ 6.7 修改布局脚本 100 a$"Z\F:x 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 PVKq&Q? 7 应用预定义扩散过程 104 ?#5)TAW 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+
=lF 7.2 定义布局设置 106 cP21x<n 7.3 设计波导 107 r|jBKq~ 7.4 设置模拟参数 108 X7aj/:fXe 7.5 运行模拟 110 Yk4ah$}%-^ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 gi
A(VUwI> 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Xp^>SSt:4 7.8 添加一个新的轮廓 111 )sEAPIka 7.9 创建上方的线性波导 112 y9:o];/ 8 各向异性BPM 115 RvW>kATb_F 8.1 定义材料 116 .bMU$ O1 8.2 创建轮廓 117 E;a9RV| 8.3 定义布局设置 118 @[(%b{TE; 8.4 创建线性波导 120 |qk%UN< 8.5 设置模拟参数 121 |?fc]dl1] 8.6 预览介电常数分量 122 %D^j7`Z 8.7 创建输入面 123 _*(:6,8 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 w68VOymD/ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 @0:mP 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 <>1*1%m 9.2 定义布局设置 130 *
8D(Lp1 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 g.EKdvY"%H 9.4 编辑输入平面 132 T /7[hj 9.5 设置模拟参数 134 [h
:FJ 9.6 运行模拟 135 6dCqS 10 电光调制器 138 %8L5uMx 10.1 定义电解质材料 139 HLt;1:b 10.2 定义电极材料 140 an?g'8! r: 10.3 定义轮廓 141 gtP;Qw' 10.4 绘制波导 144 #KSB% 10.5 绘制电极 147
X?"Ro`S 10.6 静电模拟 149 r(=3yd/G$ 10.7 电光模拟 151 "Zicac@N 11 折射率(RI)扫描 155 K[|d7e 11.1 定义材料和通道 155
)2,\Y 11.2 定义布局设置 157 t#J
#DyY5 11.3 绘制线性波导 160 zPoIs@ 11.4 插入输入面 160 <Gu dx>I 11.5 创建脚本 161 2|^bDg;W+u 11.6 运行模拟 163 8<ri"m, 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 /9yA.W; 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 E~!FEl; 12.1 定义材料 165 8>jd2'v{ 12.2 创建参考轮廓 166 seH#v 12.3 定义布局设置 166 w4+bzdZ 12.4 用户自定义轮廓 167 whg?X&j\V 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 pRdO4?l 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 1z(y>`ZBq 13.1 定义材料 173 SY2B\TV 13.2 创建钛扩散轮廓 173 WS0RvBvb 13.3 定义晶圆 174 eVWnD,' 13.4 创建器件 175 C44Dz.rs 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Ih95&HsdC 13.6 定义电极区域 178 [! :.9 FCmS3KIa, 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 0?j+d8* 13.8 运行模拟 182 UIv
2wA2 13.9 创建脚本 184 (5N&bh`E 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 0)qLW&
w 14.1 理论背景 186 MgLz:2
:F 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 8YBsYKC 14.3 生成脚本数据 190 7QRtNYo#\ 14.4 导出散射数据 193 UkL'h&J~ 14.5 创建臂 194 Fx0<!_tY- 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 O@_)]z?jUc 14.7 加载两个臂的文件 200 j:,*Liz 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 m5LP~Gb
14.9 连接元件 202 _hLM\L 14.10 运行模拟 203 ni]gS0/ 14.11 创建图以查看结果 204 .Isg1qrC 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 o0Hh&:6!M
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