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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。 ^a 5~FI: I}0- 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。 ,^66`C[G (xJBN?NRO 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。 oqo8{hrdHk yXl.Gq>]{ 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。 8-6{MJ?F /!8:/7r+W 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。 evk
<<zi .shI%'V 《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 2p.+C35c=j
",GC\#^v 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 ]@]"bF!Dn @,$HqJ 目 录 H t$%)j9 1 入门指南 4 .kDCcnm
1.1 OptiBPM安装及说明 4 X
KeK;+ 1.2 OptiBPM简介 5 gz:c_HJ 1.3 光波导介绍 8 )p](*Z^ 1.4 快速入门 8
0d)n}fm 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Y mSaIf 2.1 定义MMI耦合器材料 28 iU|C<A%Hh 2.2 定义布局设置 29 ~%q e, 2.3 创建一个MMI耦合器 31 u-cC}DP 2.4 插入input plane 35 kQcQi}e 2.5 运行模拟 39 2a}_|#* 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 cl8Mv 3 创建一个单弯曲器件 44 lsxii-#O 3.1 定义一个单弯曲器件 44 IiU|@f~k 3.2 定义布局设置 45 z$,hdZ] 3.3 创建一个弧形波导 46 SK2pOZN 3.4 插入入射面 49 p{u}t!`!d 3.5 选择输出数据文件 53 7P(:!ce4- 3.6 运行模拟 54 PkO(Y! 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
KX@Fgs 4 创建一个MMI星形耦合器 60 '7%9Sqx 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 <m\TZQBD 4.2 定义布局设置 61 &$
9bC't6 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 s@9#hjv2 4.4 插入输入面 62 8 F 1ga15 4.5 运行模拟 63 V6o,}o&- 4.6 预览最大值 65 {<Zqw] 4.7 绘制波导 69 |1$X`|S 4.8 指定输出波导的路径 69 d@~)Wlje 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 z#ET-[I 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 eLWzd_ln 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 R``qQ;cc 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 tt OsL')| 5.1 定义波导材料 75 Z r*ytbt 5.2 定义布局设置 76 .4-S|]/d, 5.3 创建波导 76 oWT0WS 5.4 修改输入平面 77 Z%{2/mQ 5.5 指定波导的路径 78 =!2 5.6 运行模拟 79 |hAGgo/03 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Y"U&3e, 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 uDUSR+E> 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 "^7Uk#!
7 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 8;@eY`0( 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 C8-q<t#SF 6.2 定义布局结构 89 0J B"@U&- 6.3 绘制并定位波导 91 (["u"m% 6.4 生成布局脚本 95 _;+&'=6.[ 6.5 插入和编辑输入面 97 :2+:(^l 6.6 运行模拟 98 3H2'HO 6.7 修改布局脚本 100 l,3tU|V 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 23m+"4t 7 应用预定义扩散过程 104 iWEYSi\)n 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 UHwrssX&3 7.2 定义布局设置 106 SX.v5plhc 7.3 设计波导 107 IbC)F> Dq 7.4 设置模拟参数 108 ]y/:#^M+ 7.5 运行模拟 110 /fEXAk 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 xae7#d0 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 -u(#V#}OV? 7.8 添加一个新的轮廓 111
[DviN 7.9 创建上方的线性波导 112 }#@LZ)]hK 8 各向异性BPM 115 hvwr!(|W 8.1 定义材料 116 iQQJ` 8.2 创建轮廓 117 scmbDaOn 8.3 定义布局设置 118 j
jQ= 8.4 创建线性波导 120 (G
Y`O 8.5 设置模拟参数 121 v,! u{QP 8.6 预览介电常数分量 122 )ALcmC?!# 8.7 创建输入面 123 92R{V%)G 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 lwlR"Z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 F$v
G=3 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 7Udr~0_) 9.2 定义布局设置 130 >ZT3gp?E 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 TOs|f8ay 9.4 编辑输入平面 132 ~EymD * 9.5 设置模拟参数 134 Cq=c'(cX 9.6 运行模拟 135 #=2~MXa@z7 10 电光调制器 138 d4U_Wu& 10.1 定义电解质材料 139 4?cg6WJ'6 10.2 定义电极材料 140 p}\!"&,^m 10.3 定义轮廓 141 (< |