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前 言 )Y"t$Iw" \`%#SmQF 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 )bpdj, J7~Kjl OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 1F+nWc2 b #qJ6iA6{ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 }uO2x@ pW>.3pj 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ;!OME*?m< ZmI#-[/ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ,4}s 1J# +eop4 |Z 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 \lyHQ-gWhc <l>L8{-3 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 L Z3=K`gj pBn;:
目 录 'C;KNc 1 入门指南 4 -qLNs_
_k 1.1 OptiBPM安装及说明 4 k9c`[M 1.2 OptiBPM简介 5 e`)zR'As 1.3 光波导介绍 8 Tc|+:Usy 1.4 快速入门 8 G {a;s-OA3 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Rn{X+b. 2.1 定义MMI耦合器材料 28 W;U<,g
' 2.2 定义布局设置 29 "IWL& cH3 2.3 创建一个MMI耦合器 31 d ;,C[& 2.4 插入input plane 35 5p/.(
|b, 2.5 运行模拟 39 W=2]!%3# 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 jtqU`|FSQ 3 创建一个单弯曲器件 44 SK_N|X]. 3.1 定义一个单弯曲器件 44 8P&z@E{y 3.2 定义布局设置 45 gV'=uz v 3.3 创建一个弧形波导 46 9$%S<v 3.4 插入入射面 49 $us7fuKE 3.5 选择输出数据文件 53 +Lo,* 3.6 运行模拟 54 *P`k |- 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ~Q=^YZgn8 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ESe$6)P 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 4X0ku] 4.2 定义布局设置 61 ,{Z!T5 | 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 /EL3Tt 4.4 插入输入面 62 c{jTCkzq 4.5 运行模拟 63 4=|oOIhgb 4.6 预览最大值 65 B;Co`o2 4.7 绘制波导 69 _G%kEt_4 4.8 指定输出波导的路径 69 #Q|ACNpYM 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 #O7phjzgD 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 $@[Mo
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 s]xn&rd_ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ,@Elw>^ 5.1 定义波导材料 75 n5*m x7 5.2 定义布局设置 76 p
>nKNd_aQ 5.3 创建波导 76
0rc'SEl 5.4 修改输入平面 77 "h&[6-0' 5.5 指定波导的路径 78 ^YEMR C 5.6 运行模拟 79 qi8~bQ{rH 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 <In+V 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 FXid=&T@0D 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ,4(m.P10 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ''.\DC~K 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 P>7PO~E. 6.2 定义布局结构 89 ?6:e%YT 6.3 绘制并定位波导 91 IY|>'}UU# 6.4 生成布局脚本 95 VJtRL') 6.5 插入和编辑输入面 97 ` )~CT 6.6 运行模拟 98 U#4>GO;A 6.7 修改布局脚本 100 :A,7D(H| 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 XZ|\|(6Cc 7 应用预定义扩散过程 104 >W'"xK|: 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ,go$6 7.2 定义布局设置 106 Wk]E6yz6 7.3 设计波导 107 fc%C!^7 7.4 设置模拟参数 108 Bo/i =/7% 7.5 运行模拟 110 wd
Di5-A4 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Ia>~ph#]{` 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 4& 9V 7.8 添加一个新的轮廓 111 |PLWF[+t8 7.9 创建上方的线性波导 112 ,*;g+[Bhpl 8 各向异性BPM 115 WhDNt+uk) 8.1 定义材料 116 eak+8URo 8.2 创建轮廓 117 g=S|lVQm 8.3 定义布局设置 118 {JW_ZJx 8.4 创建线性波导 120 N gOc2I 8.5 设置模拟参数 121 b yJ[1UK 8.6 预览介电常数分量 122 RIF*9= ,S 8.7 创建输入面 123 <z{,@Z} 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 R78lV-};Q 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 N!13QI
H 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 2%j"E{J& 9.2 定义布局设置 130 Bv}nG| 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 8*(|uX 9.4 编辑输入平面 132 F=$U.K~1? 9.5 设置模拟参数 134 Dfd%Z;Yu 9.6 运行模拟 135 MNKY J 10 电光调制器 138 "%+9p6/ 10.1 定义电解质材料 139 vt}A6mF 10.2 定义电极材料 140 s%)>O{{) 10.3 定义轮廓 141 <GoZ> 10.4 绘制波导 144 nkz^^q`5l7 10.5 绘制电极 147 m?`$NJST 10.6 静电模拟 149 p 4l B# 10.7 电光模拟 151 a8Z{-=) 11 折射率(RI)扫描 155 D;X/7 p|> 11.1 定义材料和通道 155 uq@_DPA7 11.2 定义布局设置 157 '_o(I 11.3 绘制线性波导 160 ImI,q:[67 11.4 插入输入面 160 E)(Rhvij 11.5 创建脚本 161 oo!JAv}~ 11.6 运行模拟 163 !Bb^M3iA 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 3F9AnS 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 2r#W#z%vS 12.1 定义材料 165 rh6m 12.2 创建参考轮廓 166 h7>`:~ 12.3 定义布局设置 166 l~GcD 12.4 用户自定义轮廓 167 ((]Sy,rdk 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 stlkt>9 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 I sB=G-s 13.1 定义材料 173 FeuqqZ\=& 13.2 创建钛扩散轮廓 173 n7'X.=o7 13.3 定义晶圆 174 Bfr$&?j# 13.4 创建器件 175 !o8(9F 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 >66v+ 13.6 定义电极区域 178 l%MIna/Tp
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