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前 言 Z*)<E) fS~.K9 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。 C/bttd 0v_8YsZ!`$ 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。 j.6kjQN 3%} Ma, 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。 >&VL2xLy LWI~m2 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。 bm4W, EDo
( 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。 V~=)#3]`[ |^F-.Z 《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 5c"kLq6r =%3nKSg 上海讯技光电科技有限公司 @2mP 5-OvPTY`M 目 录 cC4T3]4l' 1 入门指南 4 CytpL`&^] 1.1 OptiBPM安装及说明 4 No7Q,p 1.2 OptiBPM简介 5 j#& 1.3 光波导介绍 8 C gx?K]>y 1.4 快速入门 8
q0~_D8e, 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ?@1'WD t 2.1 定义MMI耦合器材料 28 `T70FsSJ 2.2 定义布局设置 29 e0L;V@R 2.3 创建一个MMI耦合器 31 tX251S 2.4 插入input plane 35 L9T u>4 2.5 运行模拟 39 Cu:Zn% 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 =CoT{LRQ_ 3 创建一个单弯曲器件 44 K288&D|1WU 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ! Cl/=0$[L 3.2 定义布局设置 45 V%ch' 3.3 创建一个弧形波导 46 5)UmA8"zVB 3.4 插入入射面 49 }>0
Kc= 3.5 选择输出数据文件 53 c
#kV+n< 3.6 运行模拟 54 i7rq;t< 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 {Fi@|' 4 创建一个MMI星形耦合器 60 X2cR+Ha0 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 g1~I*!p 4.2 定义布局设置 61 o!~bR
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 vNC0M:p, 4.4 插入输入面 62 /<0D
E22 4.5 运行模拟 63 Wv"tAseu 4.6 预览最大值 65 E: GJ$I 4.7 绘制波导 69 (5~C
_Y 4.8 指定输出波导的路径 69 PAHlj,n) 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 9$&e~^&B 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 j;)g+9` 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 iI*7WO[W 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 D,\=zX; 5.1 定义波导材料 75 d 4]%Wdvf 5.2 定义布局设置 76 -`OR6jd 5.3 创建波导 76 [.X%:H+
5.4 修改输入平面 77 >Mw &Tw}o 5.5 指定波导的路径 78 a[n$qPm} 5.6 运行模拟 79 (x
qA.(F 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 SbZt\a 8 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 7X(]r1-+\ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 {yR)}r 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 d|]O<]CG_ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 n*Vd<m;w 6.2 定义布局结构 89 W(h8!} 6.3 绘制并定位波导 91 wkD:i 2E7 6.4 生成布局脚本 95 hyiMOa 6.5 插入和编辑输入面 97 ht)nx,e= 6.6 运行模拟 98 -vHr1I< 6.7 修改布局脚本 100 abeSkWUL( 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 oDP((I2- 7 应用预定义扩散过程 104 k-V I9H!, 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ).C! 7.2 定义布局设置 106 R9h>I3F=c 7.3 设计波导 107 JGcD{RU| 7.4 设置模拟参数 108 GQ2PmnV+ 7.5 运行模拟 110 ]<gCq/V # 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 V<4+g/ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 P0e ""9JOo 7.8 添加一个新的轮廓 111 JA(fam~{ 7.9 创建上方的线性波导 112 t3t0vWE<, 8 各向异性BPM 115 k%}89glm 8.1 定义材料 116 2BDan^:-Av 8.2 创建轮廓 117 $-Pqs
^g 8.3 定义布局设置 118 P4j 8`}&/ 8.4 创建线性波导 120 MJ,ZXJXs 8.5 设置模拟参数 121 BD7@Mj*| 8.6 预览介电常数分量 122 _]xt65TL 8.7 创建输入面 123 4iNbK~5j 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 &4Con%YU[ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 x$GsDV 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 +}QBzGW` 9.2 定义布局设置 130 NOr
<, 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 {R-82% X 9.4 编辑输入平面 132 oL Vtu5 9.5 设置模拟参数 134 kq~[k. 9.6 运行模拟 135 C$LRY~\ 10 电光调制器 138 U`8|9v 10.1 定义电解质材料 139 zLQ#GF 10.2 定义电极材料 140 ,p!B"#
ot 10.3 定义轮廓 141 ydND$@; Z 10.4 绘制波导 144 rS )b1nPA 10.5 绘制电极 147 zk5=Opmvh 10.6 静电模拟 149 +K%pxuVh 10.7 电光模拟 151 nS+FX&_ 11 折射率(RI)扫描 155 'B (eMnLg 11.1 定义材料和通道 155 /.)[9bQ< 11.2 定义布局设置 157 J+b!6t}mZn 11.3 绘制线性波导 160 T5Sg2a1& 11.4 插入输入面 160 a-5HIY5 11.5 创建脚本 161 g[s\~MF@s 11.6 运行模拟 163 Ji6`-~ k 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 E8-fW\!F 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 'DzBp 12.1 定义材料 165 ^'&iYV 12.2 创建参考轮廓 166 yYToiW * 12.3 定义布局设置 166 0^9:KZ.! 12.4 用户自定义轮廓 167 |vfujzRZ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 =1*%>K 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 R6q4 [" 13.1 定义材料 173 8nIMZV 13.2 创建钛扩散轮廓 173 K2xH'v
O ( 13.3 定义晶圆 174 wI!
+L&Q 13.4 创建器件 175 C NfJ:e2 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 (@ fa~?v>@ 13.6 定义电极区域 178 VJN/#
>wKu6-
]a 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 o)tKH@`vE 13.8 运行模拟 182 2"leUur~rO 13.9 创建脚本 184 19F ;oFp 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 3+(yI 4 14.1 理论背景 186 T+;H#& 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 j?\$G.Y 14.3 生成脚本数据 190 JFRpsv 14.4 导出散射数据 193 hIVI\U, 14.5 创建臂 194 7-".!M 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 LBmM{Gu 14.7 加载两个臂的文件 200 4jX@m 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 eQU-&-wt0 14.9 连接元件 202 ZT) !8 14.10 运行模拟 203 Y^R?Q' 14.11 创建图以查看结果 204 GS
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