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前 言
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Cy)N hgz 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。 e\O-5hp7 R_\o`v5 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。 qDU4W7|T` 6P:fM Y 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。 DEbMb6)U K/j u=> 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。 {&UA60~6 _,IjB/PR( 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。 H:XPl$; g[bu9i 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 `'&mO9,<- :H wdXhA6 上海讯技光电科技有限公司 &AWrM{e paLPC&G 目 录 2dcvB]T! 1 入门指南 4 2pU'&8 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ]:b52Z 1.2 OptiBPM简介 5 Cs
y,3XG 1.3 光波导介绍 8 r/HTkXs I 1.4 快速入门 8 kD?@nx> 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 *8po0s 2.1 定义MMI耦合器材料 28 0{ ~2mgg h 2.2 定义布局设置 29 LAH">E 2.3 创建一个MMI耦合器 31 'nBP% 2.4 插入input plane 35 -
jCj_@n 2.5 运行模拟 39 L#uU.U= 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 vhAgX0k 3 创建一个单弯曲器件 44 'O\ y7"a 3.1 定义一个单弯曲器件 44 |cgjn*a?M 3.2 定义布局设置 45 Em^~OM3U$q 3.3 创建一个弧形波导 46 (CY D]n 3.4 插入入射面 49 5bAdF'~ 3.5 选择输出数据文件 53 r-TrA$k 3.6 运行模拟 54 Ff(};$/&W 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 MfHOn YV 4 创建一个MMI星形耦合器 60 +L`}(yLJ)9 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 *YL86R+U 4.2 定义布局设置 61 lWtfcU?S[ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Z"%. 4.4 插入输入面 62 ft1#f@b. 4.5 运行模拟 63 h`dQOH# 4.6 预览最大值 65 T^(W _S 4.7 绘制波导 69
Dmr*Lh~ 4.8 指定输出波导的路径 69 RL/y7M1j 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 s1[&WDedM 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 af %w|M 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ES AX}uF 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 r)>3YM5 5.1 定义波导材料 75 At?|[%<` 5.2 定义布局设置 76 Yj/o17 5.3 创建波导 76 yF?O+9R
A 5.4 修改输入平面 77 !%ju.Xs8 5.5 指定波导的路径 78 EJ#I7_ 5.6 运行模拟 79 ]& ckq 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 mL2J 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 rDhQ3iCqo 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 HbI{Xf[6LP 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 \fiy[W/k 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ^4+NPk
6.2 定义布局结构 89 hTzj{}w 6.3 绘制并定位波导 91 1W{ oj 6.4 生成布局脚本 95 *$BUow/> 6.5 插入和编辑输入面 97 kSzap+ nB? 6.6 运行模拟 98 ;!A8A4~nu 6.7 修改布局脚本 100 I`X!M!dB) 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 grzmW4Cw 7 应用预定义扩散过程 104 Q=Mv"~2>B 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 uX3yq<lK" 7.2 定义布局设置 106 @jm +TW 7.3 设计波导 107 2HmK['( 7.4 设置模拟参数 108 zKGZg>q 7.5 运行模拟 110 Nh }-6|M 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 ; _c&J&I 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 &)tiO>B^6 7.8 添加一个新的轮廓 111 bE.<vF& 7.9 创建上方的线性波导 112 r9WR1&T) 8 各向异性BPM 115 5=I({=/> 8.1 定义材料 116 #p>&|I 8.2 创建轮廓 117 Y3DqsZ@ 8.3 定义布局设置 118 cM'MgX9 8.4 创建线性波导 120 hdx_Tduue 8.5 设置模拟参数 121 t3Gy *B 8.6 预览介电常数分量 122 {l,&F+W$C 8.7 创建输入面 123 tj~r>SRb+ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 rIPfO'T? 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]jxyaE&%4 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 kD )31P 9.2 定义布局设置 130 <b,WxR` 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 /~u^@@. 9.4 编辑输入平面 132 v1~l=^4& 9.5 设置模拟参数 134 f?tU5EX 9.6 运行模拟 135 nt$PA(Y 10 电光调制器 138 X-((
[A 10.1 定义电解质材料 139 m_oUl(pk 10.2 定义电极材料 140 \O"H#gt 10.3 定义轮廓 141 9;v3
(U+: 10.4 绘制波导 144 #X'-/q`. 10.5 绘制电极 147 [-VH%OM 10.6 静电模拟 149 hGY-d}npAJ 10.7 电光模拟 151 }.)R#hG? 11 折射率(RI)扫描 155 g$Y]{VM.J 11.1 定义材料和通道 155 ]NTQF/ 11.2 定义布局设置 157 01-rBto$ 11.3 绘制线性波导 160 nc:/GxP 11.4 插入输入面 160 Jw}t~m3 11.5 创建脚本 161 HJN GO[*g 11.6 运行模拟 163 /kG?I_z 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 iXo;e 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 pP":,8Q{ 12.1 定义材料 165 i
/[{xRXiR 12.2 创建参考轮廓 166 PWl;pBo 12.3 定义布局设置 166 =t-Ud^3 12.4 用户自定义轮廓 167 i4D]> 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 {U_ ,y(V 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 "KK}}$> 13.1 定义材料 173 v\6.#>NQ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 m<3. X"- 13.3 定义晶圆 174 5*Zz_ . 13.4 创建器件 175 'XKfKv >; 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 WuY#Kx~2 13.6 定义电极区域 178 !Z2h?..O ?
bWc<] 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 #Y7iJPO 13.8 运行模拟 182 h SS9mQ 13.9 创建脚本 184 s3JzYDpy 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 153*b^iDBh 14.1 理论背景 186 >$rH,Er 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 u->[y1JY 14.3 生成脚本数据 190 xI?'Nh 14.4 导出散射数据 193 c{1)-&W 14.5 创建臂 194 h\@X!Z, 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 v1yB 14.7 加载两个臂的文件 200 >x6\A7 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 A2\hmp@A@7 14.9 连接元件 202 Xk%eU>d 14.10 运行模拟 203 K\Q4u4DjbJ 14.11 创建图以查看结果 204 W895@
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