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前 言 $'
>|r] ]{PJ 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。 k{w C+X-Cp 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。 f^9ntos| ,ku3;58O< 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。 $%0A#&DVh c-bTf$6} 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 f
l*O)r ~U`|+
5 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 -%6Y&_5VK 1n )&%r 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 NM&R\GI OZi4S3k 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ]8ob`F`m, Wc!.{2 目 录 XI58Cy*! 1 入门指南 4 OIdoe0JR:O 1.1 OptiBPM安装及说明 4 8I,/ysT: 1.2 OptiBPM简介 5 C{P:1ELYXH 1.3 光波导介绍 8 Jw)-6WJ!uO 1.4 快速入门 8 =y WHm 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
zv HeoM, 2.1 定义MMI耦合器材料 28 25/OV"Z 2.2 定义布局设置 29 DS6g_SS3 2.3 创建一个MMI耦合器 31 mUjM5ceAXO 2.4 插入input plane 35 7/GL@H 2.5 运行模拟 39 >*S ;z+!& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 >\5I B5'j 3 创建一个单弯曲器件 44 1OW#_4w/ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~k780 3.2 定义布局设置 45 lko
k2 3.3 创建一个弧形波导 46 4&+lc* 3.4 插入入射面 49 T@\%h8@~] 3.5 选择输出数据文件 53 gWpG-RL0 3.6 运行模拟 54 UZb!tO2 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 d+158qQOh] 4 创建一个MMI星形耦合器 60 {2MS,Ua{ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 _omz74 4.2 定义布局设置 61 BhC>G2 ^7 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 u$V8fus0 4.4 插入输入面 62 56T{ JTo 4.5 运行模拟 63 @bO/5"X, 4.6 预览最大值 65 l~*D
jr~ 4.7 绘制波导 69 -VO* P 4.8 指定输出波导的路径 69 dId&tTMmC 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 yjj)+eJ(Q 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 >}'WL($5U 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 jRYW3a_7 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 "6zf-++% 5.1 定义波导材料 75 Tmr%r'i3 5.2 定义布局设置 76 z]bcg$m 5.3 创建波导 76 SWPb=[WEz 5.4 修改输入平面 77 $3je+=ER 5.5 指定波导的路径 78
uhO-0H 5.6 运行模拟 79 RI#o9d"x} 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 *#g[
jl4 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 _8'z"wF 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 BNpc-O~ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 o0\d`0-el 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 d<+@cf_9 6.2 定义布局结构 89 `=JGlN7 6.3 绘制并定位波导 91 ~fR-cXj" 6.4 生成布局脚本 95 6h3TU,$r 6.5 插入和编辑输入面 97 DfV'1s4y 6.6 运行模拟 98 aYd`E4S+ 6.7 修改布局脚本 100 u[~= a5:4 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 .:V4> 7 应用预定义扩散过程 104 V/W{d[86G 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 4VrL@c
@ 7.2 定义布局设置 106 3?:?dy(3z 7.3 设计波导 107 E{W(5.kb;i 7.4 设置模拟参数 108 OXIy0].b 7.5 运行模拟 110 ".:]?Lvt 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Mv#\+|p 1x 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 x!QA* M 7.8 添加一个新的轮廓 111 `(Ij@84
7.9 创建上方的线性波导 112 8PtX@s43\ 8 各向异性BPM 115 0V5 {:mzA 8.1 定义材料 116 z)0%gd| 8.2 创建轮廓 117 `;H3['~$ 8.3 定义布局设置 118 cNvh2JI 8.4 创建线性波导 120 #)
bqn|0l 8.5 设置模拟参数 121 0|D
l/1 8.6 预览介电常数分量 122 _ pKWDMB$z 8.7 创建输入面 123 JDj^7\` 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 \bzT=^Z;2 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 `R{ ZED
l' 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 9i*Xd$ G 9.2 定义布局设置 130 Z g~6 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 F,>-+~L= 9.4 编辑输入平面 132 ]n$&|@ 9.5 设置模拟参数 134 #uillSV 9.6 运行模拟 135 5_~QS 10 电光调制器 138 a-Ef$(i_ 10.1 定义电解质材料 139 n 9N'}z 10.2 定义电极材料 140 ^#)M,.G^ 10.3 定义轮廓 141 Cv;\cI"& 10.4 绘制波导 144 @!:_r5R~N 10.5 绘制电极 147 nps"nggk 10.6 静电模拟 149 BLQD=?Q 10.7 电光模拟 151 ;gmfWHB< 11 折射率(RI)扫描 155 CKgbb4;<m[ 11.1 定义材料和通道 155 vhj^R5= 11.2 定义布局设置 157
Im8c 11.3 绘制线性波导 160 *, RxOz2= 11.4 插入输入面 160 9HJA:k*k| 11.5 创建脚本 161 [V _?`M 11.6 运行模拟 163 sksop4gu5 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 _E< |