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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。 46)[F0,$r Ww8U{f OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 B=]L%~xL$ [I%eRo[ 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。 p<dw C"z -eK0 +beQ 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。 r1IvA^X qk'&: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。 N
e{=KdzT dL4VcUS. 《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 0B9FPpx? : Jgr;'U$ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 'qiAmaX rU9")4sQ 目 录 um$U3'0e 1 入门指南 4 dkEbP*yXg 1.1 OptiBPM安装及说明 4 <`Fl Igo 1.2 OptiBPM简介 5 r0k:RJP 1.3 光波导介绍 8 ~DxuLk6
s 1.4 快速入门 8 l[5** ?# 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 "wV 2.1 定义MMI耦合器材料 28 c%,ky$'18 2.2 定义布局设置 29 9:RV5Dt 2.3 创建一个MMI耦合器 31 "'``O~08/ 2.4 插入input plane 35 \2El>> 2.5 运行模拟 39 dbEXlm 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 UK^w;w2F 3 创建一个单弯曲器件 44 _Fj\0S" 3.1 定义一个单弯曲器件 44 xv$fw> 3.2 定义布局设置 45
vxPr)"Vvz 3.3 创建一个弧形波导 46 rr`_\ut 3.4 插入入射面 49 }vB{6E+h/w 3.5 选择输出数据文件 53 "dndhoMq 3.6 运行模拟 54 w_`;Mn%p 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 r`FTiPD.C 4 创建一个MMI星形耦合器 60 M-Vz$D/aed 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 J:uFQWxZ
4.2 定义布局设置 61 ) xV>Va8) 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 $Nvox<d0 4.4 插入输入面 62 F3!6}u\F 4.5 运行模拟 63 |]q{qsy 4.6 预览最大值 65 [W[awGf 4.7 绘制波导 69 *dB3Gu{
+ 4.8 指定输出波导的路径 69 En-=z`j
G 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 J
Z@sk2 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 `3[W~Cq 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 h-Ks:pcR 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ueW/i 5.1 定义波导材料 75 TGG=9a]m 5.2 定义布局设置 76 ?en-_'}~a 5.3 创建波导 76 ?^-fivzS> 5.4 修改输入平面 77 2XBHo ( 5.5 指定波导的路径 78 dwvc;f- 5.6 运行模拟 79 8KR17i1 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 9(=+OQ6 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 lv.h?"Ml 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 =Ldf#8J 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 %T<c8w}dP 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 3\ )bg
R: 6.2 定义布局结构 89 P&c O2 6.3 绘制并定位波导 91 HWou&<EK 6.4 生成布局脚本 95 P%[{ 'u 6.5 插入和编辑输入面 97 ;/23CFYM 6.6 运行模拟 98 _8`S&[E? 6.7 修改布局脚本 100 Qd3ppJn 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 7PfNPz<4+ 7 应用预定义扩散过程 104 .gRb' 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ="@f~~ 7.2 定义布局设置 106 fE|"g' 7.3 设计波导 107 9ygNJX'~ 7.4 设置模拟参数 108 -ImO y| 7.5 运行模拟 110 J+Y?'"r 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 vsA/iH. 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ZZxt90YR'5 7.8 添加一个新的轮廓 111 =y?Aeqq\fl 7.9 创建上方的线性波导 112 |l|$Q; 8 各向异性BPM 115 Y.52`s6F 8.1 定义材料 116 <Z1m9O "sy 8.2 创建轮廓 117 ms&5Bq+9 8.3 定义布局设置 118 0"sZP\<p 8.4 创建线性波导 120 @O6
2}F 8.5 设置模拟参数 121 n%vmo
f 8.6 预览介电常数分量 122 %&'[? LXD 8.7 创建输入面 123 Xe
^NVF 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 GIkVU6Q} 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 (LVzE_` 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 X*)DpbWd 9.2 定义布局设置 130 n?^oQX}.\ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 _lH:%E* 9.4 编辑输入平面 132 7/=r- 9.5 设置模拟参数 134 UY\E uA9 9.6 运行模拟 135 @9]TjZd 10 电光调制器 138 (r.y
10.1 定义电解质材料 139 }&l%>P 10.2 定义电极材料 140 /I`- 10.3 定义轮廓 141 >#;>6q9_ 10.4 绘制波导 144 K9RRY,JB 10.5 绘制电极 147 7;#o?6!7 10.6 静电模拟 149 zb!RfQ, 10.7 电光模拟 151 ,}^;q58 11 折射率(RI)扫描 155 (
~>-6Nb 5 11.1 定义材料和通道 155 5S! !@P!, 11.2 定义布局设置 157 9~r8$,e 11.3 绘制线性波导 160 0}>p)k3&A 11.4 插入输入面 160 )\izL]=!t 11.5 创建脚本 161 '_n$xfH 11.6 运行模拟 163 c5eimA%` 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 2) Q/cH\g 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 x)kp*^/ 12.1 定义材料 165 ~MK%^5y? 12.2 创建参考轮廓 166 KW36nY\7 12.3 定义布局设置 166 |)ALJJ=+ 12.4 用户自定义轮廓 167 S]c& |