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前 言 6:`[Fi sB^ejH 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。 eV}H ?du*ITim 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:/ ~ tN/ 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。 CVEo<Tz +4rd
N\. 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。 "}H2dn2n >B*zzj 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。 VwK7\jV 5P 5Tgk 《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 gkKNOus aVr =7PeF 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ]#G1
]U +Z"[2Dm 目 录 wx!2/I> 1 入门指南 4 !T8sWMY 1.1 OptiBPM安装及说明 4 |B64%w>Y 1.2 OptiBPM简介 5 o=xMaA 1.3 光波导介绍 8 {eQijW2Z3 1.4 快速入门 8 ,]das 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 kmtkh" 2.1 定义MMI耦合器材料 28 J Rj{Q 1J 2.2 定义布局设置 29 >$=l;jO`n 2.3 创建一个MMI耦合器 31 tAujm*|& 2.4 插入input plane 35 ;W FiMM\ 2.5 运行模拟 39 K,*-Y)v2W 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 .NxskXq) 3 创建一个单弯曲器件 44 *O)i)[" 3.1 定义一个单弯曲器件 44 _u6MSRX[6$ 3.2 定义布局设置 45 =U8+1b 3.3 创建一个弧形波导 46 &0J8ICd= 3.4 插入入射面 49 %[azMlp< 3.5 选择输出数据文件 53 K*4ib/'E a 3.6 运行模拟 54 s vS)7]{cU 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 7m?fvKy 4 创建一个MMI星形耦合器 60 CteNJBm 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 [8oX[oP 4.2 定义布局设置 61 r>CBp$ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 soX^$l
4.4 插入输入面 62 A0v@L6m-O 4.5 运行模拟 63 6KD-nr{S 4.6 预览最大值 65 \(`C*d 4.7 绘制波导 69 4-$kcwA 4.8 指定输出波导的路径 69 D-x*RRkpp 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 a( N;|< 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 x;LO{S4Z 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 B7oUS}M 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 %Q;:nVt 5.1 定义波导材料 75 $*Wa A`(U 5.2 定义布局设置 76 ?wn<F}UH 5.3 创建波导 76 lZ <D,& 5.4 修改输入平面 77 MfKru,LSh 5.5 指定波导的路径 78 ;M\Cw.%![ 5.6 运行模拟 79 Be<bBKQb 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 (|3?wX'2U 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 M8y|Lm}o 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9F~5Ht 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 wjT#D|soI 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 [ lK`~MlQ 6.2 定义布局结构 89 WHfl|e 6.3 绘制并定位波导 91 Y/pK 6.4 生成布局脚本 95 ~SsfkM" 6.5 插入和编辑输入面 97 6wXy;!2 6.6 运行模拟 98 =GeGlI6 6.7 修改布局脚本 100 g9d/nRX& 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 K
6,c||#< 7 应用预定义扩散过程 104 \{ C
~B;= 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 */$] kE 7.2 定义布局设置 106 Z1;+a+S=z 7.3 设计波导 107 'A1y~x#2B 7.4 设置模拟参数 108 -B-HZ_ 7.5 运行模拟 110 %>y!N!.F 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Hd
gABIuX 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 f3:dn7 7.8 添加一个新的轮廓 111 L},o;p: 7.9 创建上方的线性波导 112 fWDTP|DV 8 各向异性BPM 115 ft iAty0n 8.1 定义材料 116 <7/7+_y 8.2 创建轮廓 117 U<'z,Px6 8.3 定义布局设置 118 NL!xkcXO 8.4 创建线性波导 120 w[)HQ1K 8.5 设置模拟参数 121 C/ ]Bx 8.6 预览介电常数分量 122 {?X +Yw 8.7 创建输入面 123 `/WOP`'zM 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 {e0aH `me 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ^?0?* 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 %0 U@k!lP 9.2 定义布局设置 130 oDGBC 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 dKw[#(m5v 9.4 编辑输入平面 132 c^5fhmlt 9.5 设置模拟参数 134 <UGM/+aO 9.6 运行模拟 135 pNu?DF{
3 10 电光调制器 138 2<V` 10.1 定义电解质材料 139 f;&XTF5D^ 10.2 定义电极材料 140 i"E_nN"V 10.3 定义轮廓 141 Z hCjY 10.4 绘制波导 144 ZOx;]D"s 10.5 绘制电极 147 Z1(!syg 10.6 静电模拟 149 K;TTGK 10.7 电光模拟 151 |47 2X&e 11 折射率(RI)扫描 155 =Fq{#sC> 11.1 定义材料和通道 155 Us> 11.2 定义布局设置 157 jX t5.9 t 11.3 绘制线性波导 160 `1FNs?j 11.4 插入输入面 160 |;U3pq) 11.5 创建脚本 161 f.R;<V.) 11.6 运行模拟 163 iA'p!l|P 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Ku3NE-) 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 i/C0
(! 12.1 定义材料 165 !Uhc jfq`e 12.2 创建参考轮廓 166 _~*ba+{ 12.3 定义布局设置 166 vQDR;T"] 12.4 用户自定义轮廓 167 ~BBh 4t& 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 C"k]U[%{ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 S@4bpnhK 13.1 定义材料 173 bF +d_t 13.2 创建钛扩散轮廓 173 KT<N
;[; 13.3 定义晶圆 174 }j\8|UG 13.4 创建器件 175 *r6v9 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ^[2siG 13.6 定义电极区域 178
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