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前 言 EGZF@#N ^/<0r]= 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。 .%pbKi
` _ xAL0 ( 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。 Wx<fD() Sf2pU!5n^ 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。 5ZRO{rf &GC`4!H 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。 g0P^O@8 &F*L=Ng 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。 Ie[8Iot?bn LyRU2A 《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 d3$&I==;: /NH9$u.g 上海讯技光电科技有限公司 &3Q!'pJJ K9#=@}!3L 目 录 =X0"!y" 1 入门指南 4 i9qn_/<c 1.1 OptiBPM安装及说明 4 us2X:X) 1.2 OptiBPM简介 5 Tq r]5 1.3 光波导介绍 8 {PXN$p:' 1.4 快速入门 8 VZ`L-P$AF 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 OKo39 A\fu 2.1 定义MMI耦合器材料 28 yj6o533o 2.2 定义布局设置 29 3=reN6Q 2.3 创建一个MMI耦合器 31 {g:I5
A# 2.4 插入input plane 35 ;<JyA3i^V, 2.5 运行模拟 39 1@j0kTJ~m 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ! f\q0Gnl 3 创建一个单弯曲器件 44 U9d0nj9 j 3.1 定义一个单弯曲器件 44 &vf%E@< 3.2 定义布局设置 45 |6%B2I&c 3.3 创建一个弧形波导 46 B>hC8^.S|w 3.4 插入入射面 49 )}-,4Iu% 3.5 选择输出数据文件 53 h@5mVTb}i 3.6 运行模拟 54 =
h
_>OA 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 j{i3lGaN 4 创建一个MMI星形耦合器 60 8| 6: 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 +izB(E8&{J 4.2 定义布局设置 61 _Ra$"j 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 8E m X 4.4 插入输入面 62 ;\F3~rl 4.5 运行模拟 63 7fVlA "x 4.6 预览最大值 65 9aED6 4.7 绘制波导 69 E|(T(4; 4.8 指定输出波导的路径 69 >IL[eiiPG 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 9t.u9C=!F 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 QBg~b{h 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 /kl41gx 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 /AJ#ngXz 5.1 定义波导材料 75 ewNzRH,b 5.2 定义布局设置 76 'l%b5: 5.3 创建波导 76 7X
h'VOljB 5.4 修改输入平面 77 x<m{B@3T 5.5 指定波导的路径 78 xQ[~ c1 5.6 运行模拟 79 Hh_Yd) 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 }klET 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 i@=0fHiZQ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 y"Fp4$qb 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 i'GBj,: 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 uQwKnD?F+e 6.2 定义布局结构 89 5BSh`r 6.3 绘制并定位波导 91 Zc_%hQf2A 6.4 生成布局脚本 95 5'JONw'\ 6.5 插入和编辑输入面 97 U*G8}W 6.6 运行模拟 98 u&q RK>wLa 6.7 修改布局脚本 100 f^P:eBgpx 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 hL1q9% 7 应用预定义扩散过程 104 Q>jx`68'KI 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 FT*OF 3 7.2 定义布局设置 106 HLL[r0P`F 7.3 设计波导 107 pvCf4pf~ 7.4 设置模拟参数 108 Md~%
e' 7.5 运行模拟 110 njbEw4nX 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 i+x$Y)= 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 IFrq\H0 7.8 添加一个新的轮廓 111 ::k>V\; 7.9 创建上方的线性波导 112 3 34UMH__ 8 各向异性BPM 115 gnW]5#c@ 8.1 定义材料 116 0q|.]:][Eo 8.2 创建轮廓 117 sFd"VRAV~E 8.3 定义布局设置 118 L/2{}l>D 8.4 创建线性波导 120 T7vSp<i/ 8.5 设置模拟参数 121 svt%UE|_:$ 8.6 预览介电常数分量 122 rTBrl[&,q' 8.7 创建输入面 123 aq'dC=y 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 hxIG0d!o 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 wA@y B" 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 :6~DOvY 9.2 定义布局设置 130 WD wW` 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 jwm2ZJW 9.4 编辑输入平面 132 fs8nYgv|Q 9.5 设置模拟参数 134 :lF[k`S T 9.6 运行模拟 135 -8sm^A>C 10 电光调制器 138 9}~WwmC|x 10.1 定义电解质材料 139 I)
mP? 10.2 定义电极材料 140 ?^F*M#%?
10.3 定义轮廓 141 G#V}9l8Q 10.4 绘制波导 144 4'&j<Ah[# 10.5 绘制电极 147 ]_cBd)3P} 10.6 静电模拟 149 'ZyHp=RN) 10.7 电光模拟 151 JfJUOaL 11 折射率(RI)扫描 155 4)'8fi 11.1 定义材料和通道 155 @,Je*5$o" 11.2 定义布局设置 157 (~YFm"S 11.3 绘制线性波导 160 .rfufx9Sw 11.4 插入输入面 160 KfC8~{O- 11.5 创建脚本 161 I\NiA>c 11.6 运行模拟 163 RR2Q 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 J.
]~J|K 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 +f{CfWIKs 12.1 定义材料 165 Yzr RnVr 12.2 创建参考轮廓 166 :} r^sD 12.3 定义布局设置 166 K<@gU\-! 12.4 用户自定义轮廓 167 y[U/5! `zV 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 g[VVxp!C< 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 m$T?~oo 13.1 定义材料 173 h@{U>U7 13.2 创建钛扩散轮廓 173 P4"Pb\o* 13.3 定义晶圆 174 'r KDw06/ 13.4 创建器件 175 YkRv~bc1] 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 j@4
yRl ^ 13.6 定义电极区域 178 UQGOCP_ LnQm2uF 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 @agW{%R:. 13.8 运行模拟 182 //c<p 13.9 创建脚本 184 13oR-Stj| 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 . &dh7`l 14.1 理论背景 186 "NU l7ce.R 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 j, SOL9yg 14.3 生成脚本数据 190 _xgF?# 14.4 导出散射数据 193 X[L6Av 14.5 创建臂 194 u{0'"jVJ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 bM]\mo>z< 14.7 加载两个臂的文件 200 (p1y/"Xh 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 uzf@49m]m 14.9 连接元件 202 |meo 14.10 运行模拟 203 xkv2#"*v 14.11 创建图以查看结果 204 L2s)B
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