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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。 bk"k&.C^+ M*|VLOo=v 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。 $dh4T"; )w2K&Zr0 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 I+"?,Ej$K EEs-& 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。 xD GS`U VkDS&g~Ws 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。 4s~HfxYT H >:4MY 《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 P B( p/k<wCm6 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 a,'Ncg 9Ue7
~"= 目 录 l^ 0_>R 1 入门指南 4 }\f(qw 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ^{*f3m/ 1.2 OptiBPM简介 5 xshArJ&A 1.3 光波导介绍 8 }#OqU#
q| 1.4 快速入门 8 y=9Dxst"V 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 |ck
ZyDA 2.1 定义MMI耦合器材料 28 |O(-CDQe 2.2 定义布局设置 29 Xqg.kX 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ~mK-8U4>K, 2.4 插入input plane 35 x*h `VS(?6 2.5 运行模拟 39 xaWGa1V'z 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 s~LZOPN 3 创建一个单弯曲器件 44 7Ai o`&^ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 G(As%r] 3.2 定义布局设置 45 9p2>`L 3.3 创建一个弧形波导 46 22GnbA7O 3.4 插入入射面 49 df4sOqU 3.5 选择输出数据文件 53 eu}Fd@GO 3.6 运行模拟 54 lk_s!<ni 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Y9i9Uc.] 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ,@Fgr(?'`> 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 E kBae= 4.2 定义布局设置 61 `RL,ZoYuu 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ~v2V`lxh 4.4 插入输入面 62 ?dsf@\ 4.5 运行模拟 63 g\o{}Q%X 4.6 预览最大值 65 ls"b#eFC# 4.7 绘制波导 69 =w^TcV 4.8 指定输出波导的路径 69 D3S+LV 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 z;dcAdz9 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ]{!!7Zz 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 As@ihB+(\ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Hz}+SAZ 5.1 定义波导材料 75 1C_'H.q<= 5.2 定义布局设置 76 )L |tn 5.3 创建波导 76 _W0OM[ 5.4 修改输入平面 77 CKv&Re 5.5 指定波导的路径 78 vWU%ST 5.6 运行模拟 79 :1aL9 fT 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 8 7RHA $? 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 #PPR"w2g 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Fn:.Y8%- 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 >ik1]!j]Lv 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 8[{|xh( 6.2 定义布局结构 89 Abj97S 6.3 绘制并定位波导 91 2GSgG.%SSM 6.4 生成布局脚本 95 #P(l2 ( 6.5 插入和编辑输入面 97 })@tA<+ 6.6 运行模拟 98 \F 3C=M@: 6.7 修改布局脚本 100 lPY@{1W 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Zc-#;/b3T 7 应用预定义扩散过程 104 }{ n\tzR 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Bk@)b`WR 7.2 定义布局设置 106 u_N\iCYp 7.3 设计波导 107 Bv^+d\*1 7.4 设置模拟参数 108 p?Ed-
S 7.5 运行模拟 110 `#ul,% 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 ispkj' 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 pT4qPta,2 7.8 添加一个新的轮廓 111 sNm,Fmuz: 7.9 创建上方的线性波导 112 CN7k?JO< 8 各向异性BPM 115 !w q4EV 8.1 定义材料 116 RCI4~q 8.2 创建轮廓 117 |~SE" 8.3 定义布局设置 118 R6`*4zS 8.4 创建线性波导 120 np\st7&f6 8.5 设置模拟参数 121 tXt:HVN 8.6 预览介电常数分量 122 u7HvdLql 8.7 创建输入面 123 /D0RC 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 oEJaH 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ##H;Yb 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 wW-A b 9.2 定义布局设置 130 :$=|7v 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 V1<ow'^i 9.4 编辑输入平面 132 lR:?uZ$ 9.5 设置模拟参数 134 || [89G 9.6 运行模拟 135 D?^540,b 10 电光调制器 138 lW
p~t 10.1 定义电解质材料 139 O#Z/+\U 10.2 定义电极材料 140 :cy>c2 10.3 定义轮廓 141 AH^e]<2- 10.4 绘制波导 144 ~\$=w10 10.5 绘制电极 147 RlrZxmPV>O 10.6 静电模拟 149 6B#('gxO 10.7 电光模拟 151 )u;JwFstX 11 折射率(RI)扫描 155 a9=> r 11.1 定义材料和通道 155 Bz+.Qa+ 11.2 定义布局设置 157 ahA{B1M)n 11.3 绘制线性波导 160 abBO93f^ 11.4 插入输入面 160 3cqQL!Gm 11.5 创建脚本 161 ;o[rQ6+ 11.6 运行模拟 163 D*\v0=P'? 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 bDDqaO ,8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 0x@A~!MoP 12.1 定义材料 165 Q&xjF@I 12.2 创建参考轮廓 166 Pt)S;6j 12.3 定义布局设置 166 (YwalfG {C 12.4 用户自定义轮廓 167 {)xWD% 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 03EV%Vc 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 /v|Onq1Y4 13.1 定义材料 173 6\4Z\82 13.2 创建钛扩散轮廓 173
aG(hs J) 13.3 定义晶圆 174 yl$F~e1W 13.4 创建器件 175 Stxp3\jEn 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 7X}TB\N1 13.6 定义电极区域 178 /kB|1gFj wiJRCH 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 w2{g,A| 13.8 运行模拟 182 =A@>I0(7 13.9 创建脚本 184 t<63 8`{kk 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 o@W_ai_ 14.1 理论背景 186 2no$+4+z 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 lpy:3`ti 14.3 生成脚本数据 190 Izn
T|l^ 14.4 导出散射数据 193 JJ?I>S N! 14.5 创建臂 194 2.-o@im0 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 &nY;=Hv`WY 14.7 加载两个臂的文件 200 Zw{MgoJ0Z 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 =gjDCx$| 14.9 连接元件 202 :et#0! 14.10 运行模拟 203 $wV1*$1NM 14.11 创建图以查看结果 204 nPFwPk8=M
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