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前 言 0p:ClM2O
c:h.J4mv 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。 "W_jdE6v 5I8FD".i 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。 Ww'TCWk@ V 9QvQA
r 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。 I9:G9 )MD*)O 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。 ctc`^#q E1l\~%A 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"p)5H m]-v IUpb 《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 ;G4HMtL gq/ePSa 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 AjL?Qh4 r3c\;Ra7 目 录 r7Q:l ?F2 1 入门指南 4 o/x5
1.1 OptiBPM安装及说明 4 A<YZBR_ 1.2 OptiBPM简介 5 h87L8qh9 1.3 光波导介绍 8 Zeme`/aBb 1.4 快速入门 8 l# !@{ < 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 {x&jh|f`g 2.1 定义MMI耦合器材料 28 !dbA ( 2.2 定义布局设置 29 {0)WS}& 2.3 创建一个MMI耦合器 31 qa0JQ_?o] 2.4 插入input plane 35 Cb@S </b 2.5 运行模拟 39 wCq)w=, 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 l|ZzG4]+l 3 创建一个单弯曲器件 44 '.h/Y/oz 3.1 定义一个单弯曲器件 44 5QL9w3L 3.2 定义布局设置 45 qh)!| B 3.3 创建一个弧形波导 46 A=qW]Im 3.4 插入入射面 49 _~wV{ yp 3.5 选择输出数据文件 53 OO !S
w 3.6 运行模拟 54 d,oOn.n& 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 :d%
-,v 4 创建一个MMI星形耦合器 60 LKqog%,c 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 hBfzU\*0H 4.2 定义布局设置 61 8Snq75Q< 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 LKf5r,C 4.4 插入输入面 62 :|m~<'g 4.5 运行模拟 63 B yy-Cc 4.6 预览最大值 65 ~U7\ LBF 4.7 绘制波导 69 hyvV%z Z 4.8 指定输出波导的路径 69 }*}`)rj, 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 YW$x: 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 { ck 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Y8`))MeD 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 .z-^Ga* 5.1 定义波导材料 75 1&@wb'MBs. 5.2 定义布局设置 76 O 44IH`SI 5.3 创建波导 76 zy/tQGTr@ 5.4 修改输入平面 77 L1Cn 5.5 指定波导的路径 78 [^(R1K 5.6 运行模拟 79 vn%U;} 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 XM@-Y&c$A 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 yz2oS|0 ' 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 li_pM!dWU_ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 $NGtxZp 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 l LD)i J1 6.2 定义布局结构 89 0p>:rU~ 6.3 绘制并定位波导 91 ^0ZKHR(}e 6.4 生成布局脚本 95 X_s G6Q@ 6.5 插入和编辑输入面 97 {u_k\m[Y 6.6 运行模拟 98 .{]c&Ef+f 6.7 修改布局脚本 100 7Yw\%}UL 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 9}qfdbI 7 应用预定义扩散过程 104 <j8&u/Za~' 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 zWmo
OnK 7.2 定义布局设置 106 D917[<$ 7.3 设计波导 107 q/2K=BOh 7.4 设置模拟参数 108 !K^kKP*l 7.5 运行模拟 110 ;AL@<,8 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 7si*%><X 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 x+:,b~Skk 7.8 添加一个新的轮廓 111 |7Xpb 7.9 创建上方的线性波导 112 `1d`9AS2g 8 各向异性BPM 115 WPp\sIP 8.1 定义材料 116 I`$I0 8.2 创建轮廓 117 iQ}sp64 8.3 定义布局设置 118 7@y!R
8.4 创建线性波导 120 b5 C}K 8.5 设置模拟参数 121 uuK]<h* 8.6 预览介电常数分量 122 zm3MOH^a 8.7 创建输入面 123 *sIG& 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Oi%~8J> 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 q(PT'z 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 K"6+X|yxE 9.2 定义布局设置 130 h, 6S$,UI 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 u*-<5&X 9.4 编辑输入平面 132 x< |