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前 言 Sl{]Z, Z}WMpp^r 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。 6=iz@C7r =r#of|`Q 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。 %[5hTf 8I`>tY 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。 LG@5Z- XB^o>/|@S 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。 PjDYdT[ >DPC}@Wl 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。 m{;2! &h')snp:# 《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 +Y6=;*j$
TU^UR}=lP 上海讯技光电科技有限公司 A-qdTJP '4ftclzL 目 录 yd'>Mw 1 入门指南 4 G-~+F nUC 1.1 OptiBPM安装及说明 4 T5Yu+>3 1.2 OptiBPM简介 5 j0>Q:hn 1.3 光波导介绍 8 Nxp7/Nn3 1.4 快速入门 8 ol[
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Etj@wy/E 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ( hp 52Vse 2.2 定义布局设置 29 b:SjJA,HM 2.3 创建一个MMI耦合器 31 FxW~Co 2.4 插入input plane 35 zT
9"B 2.5 运行模拟 39 JgEPzHgx 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 !g'kWE[ 3 创建一个单弯曲器件 44 'H0uvvhOp 3.1 定义一个单弯曲器件 44 *?:V)!.2z 3.2 定义布局设置 45 -c{O!z6sX 3.3 创建一个弧形波导 46 \C#XKk$OE 3.4 插入入射面 49 \oA>%+]5 3.5 选择输出数据文件 53 B<%cqz@ 3.6 运行模拟 54 N2#Wyt8MC 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 GHWi,' mr 4 创建一个MMI星形耦合器 60 [3"k : 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
aJdd2,e 4.2 定义布局设置 61 MAb*4e# 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 >g+yw1nC 4.4 插入输入面 62 VKqIFM1b 4.5 运行模拟 63 }OL?k/w 4.6 预览最大值 65 o<cg9 4.7 绘制波导 69 Pqu]?X 4.8 指定输出波导的路径 69 $KHw=<:)/ 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 LDc?/
Z1 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 C9OEB6 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 + Nn
$ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 D~P3~^ 5.1 定义波导材料 75 Xt}
4B# 5.2 定义布局设置 76 >xsbXQ>. 5.3 创建波导 76 >}?jO B 5.4 修改输入平面 77 ,a
2(h 5.5 指定波导的路径 78 +Np[m$Z* 5.6 运行模拟 79 ",O |uL 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 oN({X/P2j 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 v]{F.N 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 *hWpJEV 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }$%j} F{ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 wr5ScsNS 6.2 定义布局结构 89 r ]s7a?O 6.3 绘制并定位波导 91 7qsu0 .[d 6.4 生成布局脚本 95 ` `mnk>/ 6.5 插入和编辑输入面 97 iq1HA.X( 6.6 运行模拟 98 Aqy y\G; 6.7 修改布局脚本 100 *yl?M<28 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 <fSWX>pR 7 应用预定义扩散过程 104 A#7/,1h\ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 yM}~]aQ y 7.2 定义布局设置 106 >^:*x_a9 7.3 设计波导 107 L!;"73,&(8 7.4 设置模拟参数 108 Y8v13"P6 7.5 运行模拟 110 1aAY7Dm_& 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 $;iMo/ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 H2kib4^i 7.8 添加一个新的轮廓 111 P K+rr.k] 7.9 创建上方的线性波导 112 a_Sp}s<J 8 各向异性BPM 115 tq$L* ++O 8.1 定义材料 116 4t
5i9+h 8.2 创建轮廓 117 Jn7T5$pJ 8.3 定义布局设置 118 [x%[N)U3 8.4 创建线性波导 120 h*>%ou 8.5 设置模拟参数 121 \1Xr4H
u 8.6 预览介电常数分量 122 (n{x"rLy/ 8.7 创建输入面 123 M}fk[Yr> 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ^ YOCHXg 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 dvAG}< 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 }]#&U/z 9.2 定义布局设置 130 5bB\i79$ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 vmzc0J+3p 9.4 编辑输入平面 132 %<)!]8}P* 9.5 设置模拟参数 134 m>{a<N 9.6 运行模拟 135 VQ"Z3L3-4 10 电光调制器 138 gU&y5s~ 10.1 定义电解质材料 139 lfw|Q@ 10.2 定义电极材料 140 Wu~cy}\ 10.3 定义轮廓 141 ,B~5;/| 10.4 绘制波导 144 :
E`78 10.5 绘制电极 147 n!-]f.=P 10.6 静电模拟 149 LD*XNcE 10.7 电光模拟 151 N_^PoX935O 11 折射率(RI)扫描 155 ;FGS(.mjlC 11.1 定义材料和通道 155 gc\/A\F< 11.2 定义布局设置 157 ,&~-Sq)~ 11.3 绘制线性波导 160 mv,5Q6! 11.4 插入输入面 160 {^D; ($lm 11.5 创建脚本 161 Qz"+M+~%& 11.6 运行模拟 163 R-Ys<; 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Z;O!KsJ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 s\zY^(v4 12.1 定义材料 165 u`CHM:<<? 12.2 创建参考轮廓 166 5e3p9K`5 12.3 定义布局设置 166 0QP=$X 12.4 用户自定义轮廓 167 " Tk, 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 wz.. 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 0q4PhxR`e 13.1 定义材料 173 ?y-@c] 13.2 创建钛扩散轮廓 173 cQkj{u 13.3 定义晶圆 174 4bCA"QM[[ 13.4 创建器件 175 U!{~L$S 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 :7M%/#Fy 13.6 定义电极区域 178 0bpGPG's& KPVu-{_Fi 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 !gJTKQX4 13.8 运行模拟 182 -9~$Ll+2h 13.9 创建脚本 184 v%r/PHw 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 .i {yW 14.1 理论背景 186 w\mT ug 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 e*}*3kw)T 14.3 生成脚本数据 190 XuWX@cK 14.4 导出散射数据 193 2Wg:eh 14.5 创建臂 194 &xt[w>/i 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 lVuBo& 14.7 加载两个臂的文件 200 rd>>=~vx=/ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ^&\pY 14.9 连接元件 202 >k
==7#P 14.10 运行模拟 203 G1-r$7\ 14.11 创建图以查看结果 204 [p'A?-
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