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前 言
Dq T)%a ,H{
/@|RW 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。 {d|R67~V #xWC(*Ggp 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。 &&1q@m,cP apW0(&\ 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。 0 O{Y
Vk` wp/u*g 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。 WIwbf |\ KR 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。 L_+0[A o]NL_SM_ 《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 =hV-E
D f;/t7=>d 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Z=: oIAe Pn{yk`6E 目 录 lYd#pNN 1 入门指南 4 #unE>#DW 1.1 OptiBPM安装及说明 4 tVx.J'"Y 1.2 OptiBPM简介 5 `1%SXP1 1.3 光波导介绍 8 {Y5h*BD> 1.4 快速入门 8 uo1G 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ':,6s 2.1 定义MMI耦合器材料 28 l<<G".? 2.2 定义布局设置 29 2|k*rv}l 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ArkFC 2.4 插入input plane 35 '-#6;_ i< 2.5 运行模拟 39 <_*8a(j3 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 H*QN/{|RU 3 创建一个单弯曲器件 44 $Z;HE/3 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;(w=}s%]+ 3.2 定义布局设置 45 hp(n;(OR 3.3 创建一个弧形波导 46 > qA5 3.4 插入入射面 49 K{VF_S: 3.5 选择输出数据文件 53 ;{|a~e?Y 3.6 运行模拟 54 Q6S[sTKR 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 X7kJWX 4 创建一个MMI星形耦合器 60 IidZ-Il 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 D} 0>x~ 4.2 定义布局设置 61 a@@!Eg
A 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 y? [*qnPj 4.4 插入输入面 62 }\u~He% 4.5 运行模拟 63 -<#n7b 4.6 预览最大值 65 ^a`zvrE
v 4.7 绘制波导 69 | -Di/. 4.8 指定输出波导的路径 69 }wR)p 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 v\Y;)/! 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Pi?*rr5WZ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 =nnS X-x 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 6,G^iv6H 5.1 定义波导材料 75 7>{edNy!, 5.2 定义布局设置 76 OxF\Hm)( 5.3 创建波导 76 )ymF:]QC 5.4 修改输入平面 77 eEsEW<su 5.5 指定波导的路径 78 HkvCQ H 5.6 运行模拟 79 0jv9N6IM 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 if5Y!Tx?G 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 >1ZMQgCG 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 *Oz5I 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 6@2p@eYo 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 VhSKtD1 6.2 定义布局结构 89 va8:QHdU 6.3 绘制并定位波导 91 gb(\c:yg1R 6.4 生成布局脚本 95 mC~W/KReA 6.5 插入和编辑输入面 97 F__>`Dol 6.6 运行模拟 98 qe(X5?#; 6.7 修改布局脚本 100 ! #
tRl 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 n 2#uH 7 应用预定义扩散过程 104 glHag"( 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 54F([w 7.2 定义布局设置 106 W&06~dI1! 7.3 设计波导 107 4v2(YJ%u 7.4 设置模拟参数 108 d;#9xD' 7.5 运行模拟 110 ^Hq}9OyS9 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 n+GC L+Mo 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ciC4V^f 7.8 添加一个新的轮廓 111 uy\YJ.WMQ 7.9 创建上方的线性波导 112 n]Dq 8 各向异性BPM 115 *7*g!
km 8.1 定义材料 116 LO"HwN43h 8.2 创建轮廓 117 iI&SI#;
_ 8.3 定义布局设置 118 >4EcV1y 8.4 创建线性波导 120 nBiSc* 8.5 设置模拟参数 121 ObM5v rEk| 8.6 预览介电常数分量 122 cJ8*[H<NV 8.7 创建输入面 123 6C]!>i}U 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 &I(|aZx?J 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 N=I5MQG 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 qE,%$0g 9.2 定义布局设置 130 30H:x@='9 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 &\p:VF. 9.4 编辑输入平面 132 h y[_ 9.5 设置模拟参数 134 T)C 9.6 运行模拟 135 T[Gz 10 电光调制器 138
P`bR;2o 10.1 定义电解质材料 139 -nk %He 10.2 定义电极材料 140 N ZlJ_[\$C 10.3 定义轮廓 141 ;?:,L 10.4 绘制波导 144 *Mp<4B 10.5 绘制电极 147 5R ec}H 10.6 静电模拟 149 S?3{G@!
10.7 电光模拟 151 gwqK`ww 11 折射率(RI)扫描 155 ,}2j
Fb9z4 11.1 定义材料和通道 155 H>7!+&M 11.2 定义布局设置 157 t3s}U@(C 11.3 绘制线性波导 160 zIAMM 11.4 插入输入面 160 ~r>UjC_
B: 11.5 创建脚本 161 _SFD}w3b$ 11.6 运行模拟 163 @pS[_!EqYz 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 (/KF;J^M 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 mMjVbeh[ 12.1 定义材料 165 57MoO 12.2 创建参考轮廓 166 e5XikLu 12.3 定义布局设置 166 SQ1&n;M}f 12.4 用户自定义轮廓 167 eqf~5/Z 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 sNZPv^c 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ih;TQ!c+b 13.1 定义材料 173 "Q
J-IRt& 13.2 创建钛扩散轮廓 173 cXCczqabv 13.3 定义晶圆 174 RI*%\~6t? 13.4 创建器件 175 mn4;$1~e>H 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 '#Fh
J%x 13.6 定义电极区域 178 kt:%]ZZL
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