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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。 6Q5^>\Y :7;@ZEe 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。 SUK?z!f<i {?7Uj 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。 %E;'ln4h&, X2'0PXv>! 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。 ;8 lfOMf m+$VVn3Z} 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 E' uZA *|HY>U. 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 n~Lt\K: E92-^YY 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 [dV L&k<P 7F.4Ga; 目 录 ;722\y(Y 1 入门指南 4 ZS o) 1.1 OptiBPM安装及说明 4 7_[L o4_ 1.2 OptiBPM简介 5 f*
wx< 1.3 光波导介绍 8 >/6 _ ^ 1.4 快速入门 8 dqcL]e 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 |JsZJ9W+J 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ;<4a*;IO 2.2 定义布局设置 29 jSaU?ac 2.3 创建一个MMI耦合器 31 RT8 ?7xFc 2.4 插入input plane 35 ,<X9 Y2B 2.5 运行模拟 39 1k^oS$UT 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 bvOq5Q6 3 创建一个单弯曲器件 44 0<*<$U 3.1 定义一个单弯曲器件 44 IdN41 3.2 定义布局设置 45 )Q JUUn# 3.3 创建一个弧形波导 46 i"=\d 3.4 插入入射面 49 JK]PRDyD 3.5 选择输出数据文件 53 -D:b*D 3.6 运行模拟 54 PQE=D0 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 86H+h(R/ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ksm~<;td 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 iU:cW=W|M\ 4.2 定义布局设置 61 aDN`6[ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 "9807OME 4.4 插入输入面 62 Pc]HP 4.5 运行模拟 63 !dT4 4.6 预览最大值 65 5IpDeJ$ 4.7 绘制波导 69 u$`a7Lp,n 4.8 指定输出波导的路径 69 Ew$C
;&9 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 !ubD/KE 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 wdoR%b{M 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 EhBKj |y 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 gI`m.EH}}N 5.1 定义波导材料 75 *=xr-!MEk 5.2 定义布局设置 76 ?r!o~|9| 5.3 创建波导 76 A?0Nm{O;3v 5.4 修改输入平面 77 og>uj>H& 5.5 指定波导的路径 78 R^e'}+Z 5.6 运行模拟 79 2t1ZIyv3D 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 -7|H}!DFT 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 c4z R* 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Y|/ 8up 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 UL9n-M= 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :fJN->wY^s 6.2 定义布局结构 89 V G~Vs@c( 6.3 绘制并定位波导 91 oD@7
SF 6.4 生成布局脚本 95 ]JR +ayk7 6.5 插入和编辑输入面 97 >5
BJ3Hf 6.6 运行模拟 98 aQI(Y^&%3 6.7 修改布局脚本 100 -%4,@
x` 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ]{>,rK[So 7 应用预定义扩散过程 104 H%lVl8oQ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 r@,2E6xn 7.2 定义布局设置 106 >KKMcTOYY 7.3 设计波导 107 JjS? 7.4 设置模拟参数 108 x$(f7?s] 1 7.5 运行模拟 110 E<*xx#p 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 #)VF3T@#' 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Dum9lj 7.8 添加一个新的轮廓 111 >`D:-huNeE 7.9 创建上方的线性波导 112 -|9=P\U8S 8 各向异性BPM 115 h@wgd~X9 8.1 定义材料 116 QSf|nNT 8.2 创建轮廓 117 A+?`?pOm& 8.3 定义布局设置 118 An/|+r\ 8.4 创建线性波导 120 t.C5+^+% 8.5 设置模拟参数 121 9(<@O%YU 8.6 预览介电常数分量 122 J4U1t2@)9 8.7 创建输入面 123 /z $u]X 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ^LzF@{ G 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 h!9ei6 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 S`Rs82> 9.2 定义布局设置 130 kg\>k2h 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 |(^PS8wG 9.4 编辑输入平面 132 <ZR9GlIr 9.5 设置模拟参数 134 }SCM I4\ 9.6 运行模拟 135 Y\'}a+:@Ph 10 电光调制器 138 Y`wSv NU 10.1 定义电解质材料 139 Jj%K=sw 10.2 定义电极材料 140 g<
.qUBPKX 10.3 定义轮廓 141 `5Zz5V 10.4 绘制波导 144 jZrq{Z< 10.5 绘制电极 147 Eu04e N 10.6 静电模拟 149 hehFEyx 10.7 电光模拟 151 IMONgFBS 11 折射率(RI)扫描 155 0+b1vhQ 11.1 定义材料和通道 155 K!l5coM 11.2 定义布局设置 157 2^yU ~`# 11.3 绘制线性波导 160 3"\l u?-E 11.4 插入输入面 160 P=G3:eX 11.5 创建脚本 161 Q#zmf24W 11.6 运行模拟 163 SMK_6?MZ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 @"H>niG 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 E8&TO~"a]e 12.1 定义材料 165 }*"p?L^p{ 12.2 创建参考轮廓 166 \1Em`nvOX 12.3 定义布局设置 166 b>JDH1) 12.4 用户自定义轮廓 167 ^K@C"j?M/ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ]e@Oiq 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 $ L]lHji 13.1 定义材料 173 ;sFF+^~L 13.2 创建钛扩散轮廓 173 geCM<] 13.3 定义晶圆 174 FaJ &GOM, 13.4 创建器件 175 5l*&>C[(i 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 v/=}B(TDF 13.6 定义电极区域 178 jRV/A!4 SasJic2M 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 q> C'BIr 13.8 运行模拟 182 >[*qf9$ 13.9 创建脚本 184 4+ Z]3oIRE 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 (Ep\Z 6* 14.1 理论背景 186 /&94 eC 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 H<N,%G 14.3 生成脚本数据 190 #>+ HlT 14.4 导出散射数据 193 Q]>.b%s[ 14.5 创建臂 194 ]OzUGXxo~ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ?FcAXA/J{ 14.7 加载两个臂的文件 200 czd~8WgOa 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 E< fV Z, 14.9 连接元件 202 HHsmLo c4 14.10 运行模拟 203 d6 5L!4 14.11 创建图以查看结果 204 +K4}Dmg
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