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前 言 4r0b)Y&I 5`RiS]IO] 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。 j]m|7] rJInj>|{= 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。 ~E^,=4 {Pu\?Cq 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。 O8W7<Wc|z a9?y`{%L 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。 KyO8A2'U I;?X f 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<\_XJJ {gaai 《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 3u\;j; Td! k%op>
& 上海讯技光电科技有限公司 }O4se"xK q0bHB_|wL 目 录 %D`,k*X 1 入门指南 4 A=-F,=k(!/ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 OcSEo7W 1.2 OptiBPM简介 5 2. X" f 1.3 光波导介绍 8 :ECi+DxBK 1.4 快速入门 8 sW^a`VM 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ec|/ / 2.1 定义MMI耦合器材料 28 Kw`VrcwjT 2.2 定义布局设置 29 Q9`QL3LQD 2.3 创建一个MMI耦合器 31 {A o,t+j 2.4 插入input plane 35 <_./SC 2.5 运行模拟 39 tB'V 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 oiX"Lz{ 3 创建一个单弯曲器件 44
Q\3 Z|% 3.1 定义一个单弯曲器件 44 U\?g* 3.2 定义布局设置 45 !"TZ:"VZU 3.3 创建一个弧形波导 46 9OfFM9(: 3.4 插入入射面 49 X+n`qiwq 3.5 选择输出数据文件 53 N6[i{;K@N{ 3.6 运行模拟 54 a/uo}[Y 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 %AnW~v 4 创建一个MMI星形耦合器 60 -)y%~Zn 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 D=)f
)-u' 4.2 定义布局设置 61 '?yCq$& 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 H2-28XGc 4.4 插入输入面 62 S2VVv$r_6 4.5 运行模拟 63 41 vL"P
K 4.6 预览最大值 65 2~;&g?T6 4.7 绘制波导 69 ]> Y/r-! 4.8 指定输出波导的路径 69 qYp$fmj 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 KIVH!2q; 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 w h$jr{
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ,goBq3[%? 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 7e&\{* 5.1 定义波导材料 75 sxED7,A 5.2 定义布局设置 76 wp.TfKxw 5.3 创建波导 76 !=*.$4 5.4 修改输入平面 77 Cv=GZGn- 5.5 指定波导的路径 78 ~tGCLf]c\ 5.6 运行模拟 79 |H ;+1 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 G7* h{nE 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ER{3,0U 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 T_OF7? 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 r5/R5Ga^ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 y^FOsr 6.2 定义布局结构 89 \`,xgC9K 6.3 绘制并定位波导 91 (5uJZ!m 6.4 生成布局脚本 95 3An(jt$%Q 6.5 插入和编辑输入面 97 9F+ P@Kp 6.6 运行模拟 98 e"+dTq8W 6.7 修改布局脚本 100 [D'Gr*5~{ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 <2P7utdZ 7 应用预定义扩散过程 104 H*W):j}8 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 xNN@ 1P[* 7.2 定义布局设置 106 n!N\zx8 7.3 设计波导 107 Dr"/3xm 7.4 设置模拟参数 108 %TK&)Q% h5 7.5 运行模拟 110 ur2!#bU9 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 g*]E>SQ= 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ]RFdLV? 7.8 添加一个新的轮廓 111 %3a|<6 7.9 创建上方的线性波导 112 \}inT_{g 8 各向异性BPM 115 F$hZRZ 8.1 定义材料 116 pX<a2FP 8.2 创建轮廓 117 \/Ij7nD`l% 8.3 定义布局设置 118 *PM}"s 8.4 创建线性波导 120 PX 3 8.5 设置模拟参数 121 ?B4#f!X 8.6 预览介电常数分量 122 =p\Xy* 8.7 创建输入面 123 YlUpASW 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Rk<%r k 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 P&t;WPZ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 GFR!n1Hv 9.2 定义布局设置 130 =[(1my7 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 H,>#|F 9.4 编辑输入平面 132 K~>jApZ% 9.5 设置模拟参数 134 3B,QJ& 9.6 运行模拟 135 &jJckT 10 电光调制器 138 Sa}D.SBg 10.1 定义电解质材料 139 {of]/3= 10.2 定义电极材料 140 pVOI5>f\ 10.3 定义轮廓 141 v>WB FvyD 10.4 绘制波导 144 +?e}<#vd'? 10.5 绘制电极 147 ,z66bnjO 10.6 静电模拟 149 5a$$95oL 10.7 电光模拟 151 IH3FK!>6 11 折射率(RI)扫描 155 V< |