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前 言 g5B TZZ -)}s{[]d6m 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。 +Dy^4p?o 1Nt
&+o 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。 Ki;SONSV~| E]`7_dG+T 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。 ?mg@z q8 f4f2xe7\Q 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。 O_:l;D#i lxhb)]c
^> 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。 Z4VFfGCTL jn2=)KBa_ 《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 *1dDs^D#| KG'i#(u[ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ! K>iSF< =j,WQ66r3 目 录 ]b4IO4T 1 入门指南 4 6z 9
'|;,4 1.1 OptiBPM安装及说明 4
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D*l 1.2 OptiBPM简介 5
;/K2h_=3z 1.3 光波导介绍 8 cszvt2BIg 1.4 快速入门 8 -* ,CMw 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ;Q;j@yx 2.1 定义MMI耦合器材料 28 5W Ql?yMP 2.2 定义布局设置 29 W'[V$* 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ?"d$SK"6Z 2.4 插入input plane 35 fW-C`x 2.5 运行模拟 39 t7+A!7b{ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 q\Y4v Wg 3 创建一个单弯曲器件 44 z]G|)16
3.1 定义一个单弯曲器件 44 kU<t~+ 3.2 定义布局设置 45 iEvQ4S6tD 3.3 创建一个弧形波导 46 1-_r\sb 3.4 插入入射面 49 eM5?fE&!& 3.5 选择输出数据文件 53 +<7Oj s>o 3.6 运行模拟 54 Y9+_MxC" 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 /'/I^ab 4 创建一个MMI星形耦合器 60 -R`{]7V 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 =gB5JB<}2 4.2 定义布局设置 61 }|P3(*S 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 _Iy\,< 4.4 插入输入面 62 P\jGySj 4.5 运行模拟 63 3A#Tn7 4.6 预览最大值 65 `%C -7D'? 4.7 绘制波导 69 <S@jf4 4.8 指定输出波导的路径 69 Wc3z7xK1@ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 H9cPtP~a) 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 P$)g=/td1 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 (
ayAP 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 jJ,_-ui 5.1 定义波导材料 75 fO*jCl 5.2 定义布局设置 76 S#/%#k103 5.3 创建波导 76 `AJ[g>py^| 5.4 修改输入平面 77 U.7fMc# 5.5 指定波导的路径 78 *DL7p8 5.6 运行模拟 79 lE:g A, 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 I.<c{4K5 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Y=Vbs x 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ~^mUu`@r 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 )kD/ 8 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 #z `W ,^C 6.2 定义布局结构 89 ag=d6q 6.3 绘制并定位波导 91 FwCb$yE#M 6.4 生成布局脚本 95 [,zq 6.5 插入和编辑输入面 97 lPTx] =G 6.6 运行模拟 98 Jup)m/ 6.7 修改布局脚本 100 4QL>LK 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 d1j9{ 7 应用预定义扩散过程 104 E[H 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 x$Dq0FX!%_ 7.2 定义布局设置 106 =&HLz
7| 7.3 设计波导 107 xUo6~9s7 7.4 设置模拟参数 108 OrY[ 7.5 运行模拟 110 5(1:^:LGK 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 a)qan 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ks'>?Dw 7.8 添加一个新的轮廓 111 ud1M-lY\U 7.9 创建上方的线性波导 112 Swi#^i 8 各向异性BPM 115 iGN\ >m} 8.1 定义材料 116 HgI!q<) 8.2 创建轮廓 117 >| R'dF} 8.3 定义布局设置 118 }cKB)N
BJb 8.4 创建线性波导 120 ?^}30V:E 8.5 设置模拟参数 121 U.%Kt,qB 8.6 预览介电常数分量 122 {z#2gc'Q 8.7 创建输入面 123 *H>rvE.K? 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 dUI5,3* 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 <xOv8IQ| 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ).k DY?s 9.2 定义布局设置 130 {T){!UVp! 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 / HTY>b 9.4 编辑输入平面 132 2-&EkF4p' 9.5 设置模拟参数 134 `8:0x?X 9.6 运行模拟 135 v3tJtb^'! 10 电光调制器 138 ?6#won 10.1 定义电解质材料 139 4M'>oa 10.2 定义电极材料 140 Tb/TP3N 10.3 定义轮廓 141 0XHQ5+"8 10.4 绘制波导 144 Qzi?%& 10.5 绘制电极 147 eI
#Gx_mg 10.6 静电模拟 149 =YO ]m< 10.7 电光模拟 151 mkl{Tp* 11 折射率(RI)扫描 155 |{ jT+ 11.1 定义材料和通道 155 *GP2>oEM 11.2 定义布局设置 157 d[ N1zQW 11.3 绘制线性波导 160 wT1s;2 % 11.4 插入输入面 160 NW3c_]`= 11.5 创建脚本 161 Z:;} 11.6 运行模拟 163 U$rMZk 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 2ZH+fV?. 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 k4TWfl^}9 12.1 定义材料 165 p{FI_6db 12.2 创建参考轮廓 166 KWTV!Wxb=K 12.3 定义布局设置 166 ]BQYVx/ 12.4 用户自定义轮廓 167 3r\8v`^> 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 K|& f5w 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 S}m_XR] 13.1 定义材料 173 Ia&R/I 13.2 创建钛扩散轮廓 173 8~sP{V% 13.3 定义晶圆 174 0}{xH 13.4 创建器件 175 azcPeAe 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5~Y`ikwxL 13.6 定义电极区域 178 f0<zK! L74Mz]v 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 CSk]c9= 13.8 运行模拟 182 boh?Xt-$ 13.9 创建脚本 184 c/{FDN 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 9g9 2eKS 14.1 理论背景 186 2[E wN!IZ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 xU
*:a[g 14.3 生成脚本数据 190 ngY%T5- 14.4 导出散射数据 193 /
)0hsQs 14.5 创建臂 194 k[=qx{Osx% 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 0p.bmQSH 14.7 加载两个臂的文件 200 )?n'ZhsX 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 rg/{5f 14.9 连接元件 202 NnZW@ln"| 14.10 运行模拟 203 "fFSZ@,r 14.11 创建图以查看结果 204 ?KT{H(rU 新书推荐,有兴趣扫码微信联系 3v* ~CQy9
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