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前 言 ^O,6(@> k-t,y|N
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。 .WPuQZ! +L<w."WG 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。 :;#c:RKi: o 2$<>1^ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 |x}&wFV T!O3( 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 _s=Pk[e ))we\I__8 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ygu?w7 +O%a:d% 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 q0xE&[C[M Iclan\q#y 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 |7 W6I$Xl xDAA`G 目 录 2{Lc^6i(t 1 入门指南 4 qoyGs}/I8 1.1 OptiBPM安装及说明 4 Ky{I&}+R| 1.2 OptiBPM简介 5 !IrKou)/_ 1.3 光波导介绍 8 =V4_DJ(& 1.4 快速入门 8 /ux#U]x 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 +k"8e?/e. 2.1 定义MMI耦合器材料 28 'e8d["N 2.2 定义布局设置 29 [pyXX>:M 2.3 创建一个MMI耦合器 31 c~u
F 2.4 插入input plane 35 ~(L<uFU V 2.5 运行模拟 39 e?'k[ES^ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Y)-)NLLG;n 3 创建一个单弯曲器件 44 & m ";D 3.1 定义一个单弯曲器件 44 fn"jYSy 3.2 定义布局设置 45 9\;/-0P 3.3 创建一个弧形波导 46 & ;x1Rx 3.4 插入入射面 49 OEq e^``! 3.5 选择输出数据文件 53 ;Z<*.f'^fc 3.6 运行模拟 54 nV6g]#~@ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 MyS7AL 4 创建一个MMI星形耦合器 60 AhFI, x 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 "7u"d4h-:( 4.2 定义布局设置 61 Xf/<.5A 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 )#TJw@dNf^ 4.4 插入输入面 62 ;@UX7NA 4.5 运行模拟 63 Q\th8/ / 4.6 预览最大值 65 g 0_r 4.7 绘制波导 69 OKH~Y-%< 4.8 指定输出波导的路径 69 29E@e]Y,` 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Ih0>]h-7 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 sA7K ;J}) 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 4OgGZ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ${H&Q* 5.1 定义波导材料 75 UyfIAC$S 5.2 定义布局设置 76 RwLdV+2\R` 5.3 创建波导 76 }qX&*DU_@ 5.4 修改输入平面 77 IpVwn Nj!} 5.5 指定波导的路径 78 %>}7$Y% 5.6 运行模拟 79 !ES#::;z? 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ~.=!5Ry 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 {xx;zjt%}} 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 79fyn!Iz< 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 0a-:x4 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 z Clm'X/ 6.2 定义布局结构 89 m l
\yc' 6.3 绘制并定位波导 91 g?Ty5~:lq 6.4 生成布局脚本 95 tqk6m# @( 6.5 插入和编辑输入面 97 /hy!8c7 6.6 运行模拟 98 CAObC% 6.7 修改布局脚本 100 p{QKj3ov 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 +4vX+;: br 7 应用预定义扩散过程 104 OehB"[;+ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 @g5]w&o_ 7.2 定义布局设置 106 m9i%U
7.3 设计波导 107 2PW3S{D t 7.4 设置模拟参数 108 ZQ8Aak 7.5 运行模拟 110 x \{jWR% 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 EjCs 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 `6F8Kqltr 7.8 添加一个新的轮廓 111 FnU;n 7.9 创建上方的线性波导 112 <%5uzlp 8 各向异性BPM 115 DcM+K@1E4^ 8.1 定义材料 116 F?4'>ZW 8.2 创建轮廓 117 Ceb i9R[ 8.3 定义布局设置 118 g5'bUYsa 8.4 创建线性波导 120 Z
' 96d 8.5 设置模拟参数 121 *wx^mB9 8.6 预览介电常数分量 122 :Fk&2WsW: 8.7 创建输入面 123 [vT,zM
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 fxa^SV 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 XfDQx!gJ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 $f\-.7OD 9.2 定义布局设置 130 +Uk.|@b=-V 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ;]ew>P) 9.4 编辑输入平面 132 !ry+ r!" 9.5 设置模拟参数 134 +N!{(R:"v} 9.6 运行模拟 135 Vp94mi#L} 10 电光调制器 138 JFkjpBS 10.1 定义电解质材料 139 5~5ypQj 10.2 定义电极材料 140 9_dsiM7CT 10.3 定义轮廓 141 zW&W`( 10.4 绘制波导 144 cK/odOi 10.5 绘制电极 147 Z@umbyM 10.6 静电模拟 149 a
OHAG 10.7 电光模拟 151 6lFs N2 11 折射率(RI)扫描 155 q+Q)IVaU81 11.1 定义材料和通道 155 <6 $%Y2 11.2 定义布局设置 157 T!E LH! 11.3 绘制线性波导 160 40ZB;j$l 11.4 插入输入面 160 '^AXUb 11.5 创建脚本 161 <:o><f+ 11.6 运行模拟 163 JC3)G/m(03 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ] lTfi0}g_ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1(a\$Di 12.1 定义材料 165 q>Y[.c- 12.2 创建参考轮廓 166 -|mRJVl8 12.3 定义布局设置 166 >iV(8EgBS 12.4 用户自定义轮廓 167 &*-2k-16 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 )2hoO_l: 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 k$/].P*! 13.1 定义材料 173 4'*K\Ul).H 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Reo0ZU> 13.3 定义晶圆 174 &Gl&m@-j 13.4 创建器件 175 XCoOs<O:@ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ay.IKBXc 13.6 定义电极区域 178 zvj\n9H fba3aId[ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 N<%,3W_-_ 13.8 运行模拟 182 2e=Hjf
)
13.9 创建脚本 184 \x}UjHYIc& 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 XjNu|H/ 14.1 理论背景 186 b.+\qaR 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 FT=>haN 14.3 生成脚本数据 190 >Fh@:M7z 14.4 导出散射数据 193 +J9lD`z 14.5 创建臂 194 MIJ~j><L 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 UQ?8dw:E~ 14.7 加载两个臂的文件 200 zKr(Gt8 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 l|{<!7a 14.9 连接元件 202 cCs:z 14.10 运行模拟 203 B*7o\~5 14.11 创建图以查看结果 204 !NtY4O/ 有兴趣可以扫码加微联系 1F/&Y}X n66_#X :z7!X.*
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