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前 言 '[F:uA D-3[#~MV 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。 x^f<G
6z ajbe7#} 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。 OfsP5*d (iIw}f)w 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。 -!\3;/ T?9D?u?] 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。 Pg4&}bX:I ~Eut_d 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。 TFVQfj$r vL/ 3(Bo7 《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 E' 5*w6 I8F+Z 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 e4X
df>B HN47/]"* 目 录 I8*VM3 1 入门指南 4 t@RYJmW 1.1 OptiBPM安装及说明 4 2FcL-? 1.2 OptiBPM简介 5 (su,=Z 1.3 光波导介绍 8 T&U}}iWN 1.4 快速入门 8 Gk;YAI 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 6|97;@94 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ,OZ 2.2 定义布局设置 29 >WLPE6E 2.3 创建一个MMI耦合器 31 =j]y?;7q 2.4 插入input plane 35 *0WVrM06? 2.5 运行模拟 39 h!"2Ux3!x 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ~{x1/eH 3 创建一个单弯曲器件 44 M,Gy.ivz 3.1 定义一个单弯曲器件 44 7KT*p&xm 3.2 定义布局设置 45 s8j |>R|k 3.3 创建一个弧形波导 46 MB}nn&u# 3.4 插入入射面 49 $+eeE 3.5 选择输出数据文件 53 zal]t$z> 3.6 运行模拟 54 u09Tlqh0 3 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ktu?-?#0, 4 创建一个MMI星形耦合器 60 whI{?NP 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 zI88IM7/ 4.2 定义布局设置 61 T/$gnn 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 D#jwI,n}x 4.4 插入输入面 62 b[%@3 }E 4.5 运行模拟 63 $KcAB0 B8 4.6 预览最大值 65 lH fZw})d 4.7 绘制波导 69 O7.V>7Y9H 4.8 指定输出波导的路径 69 5!0iK9O 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 2:LUB)&i 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 [d`Jw/4n 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 h'ik3mLH 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 VPCI5mS_ 5.1 定义波导材料 75 }gSoBu 5.2 定义布局设置 76 r#- 5.3 创建波导 76 2BY|Cp4R 5.4 修改输入平面 77 qxRsq&_ 5.5 指定波导的路径 78 Ff<cY%t 5.6 运行模拟 79 vc#o(?g 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 )L<.;`g4x 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 F6{g{
B 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 0jp].''RK\ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 E2hsSqsu=
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 mQj# \<* 6.2 定义布局结构 89 T*p7[}# 6.3 绘制并定位波导 91 lw=kTYbq 6.4 生成布局脚本 95 s'O%@/;J 6.5 插入和编辑输入面 97 %6ckau1_; 6.6 运行模拟 98 6Dd>ex!-A 6.7 修改布局脚本 100 osc8;B/ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 GEPWb[Oa 7 应用预定义扩散过程 104 LM<*VhX 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 j)ic7b 7.2 定义布局设置 106 n'rq 7.3 设计波导 107 a-*sm~u 7.4 设置模拟参数 108 9^^\Z5 7.5 运行模拟 110 MpKXC 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 l@4pZkdq 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 G-CL \G\n 7.8 添加一个新的轮廓 111 U& GPede 7.9 创建上方的线性波导 112 uVYn,DB` 8 各向异性BPM 115 <v ub
Q4 8.1 定义材料 116 kwi$% 8.2 创建轮廓 117 mB2}(DbhE 8.3 定义布局设置 118 "'BDVxp'w 8.4 创建线性波导 120 1uo |a 8.5 设置模拟参数 121 28JVW3&) 8.6 预览介电常数分量 122 E[hSL#0 8.7 创建输入面 123 &[`24Db 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 )g=mv*9> 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 9u~C?w 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 :qS~"@ ?< 9.2 定义布局设置 130 W'Gh:73'} 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 /XG7M=A$o 9.4 编辑输入平面 132 lC*xyOK 9.5 设置模拟参数 134 -/3h&g 9.6 运行模拟 135 ]V fp,"op 10 电光调制器 138 j % MY6" 10.1 定义电解质材料 139 [/ CB1//Y 10.2 定义电极材料 140 2SC'Z>A 10.3 定义轮廓 141 z@~ZMk 10.4 绘制波导 144 JAW7Y:XB 10.5 绘制电极 147 .yzXw8~S 10.6 静电模拟 149 ^`-Hg= d 10.7 电光模拟 151 wV-N\5!r%H 11 折射率(RI)扫描 155 Jbima> 11.1 定义材料和通道 155 zBrIhL]95 11.2 定义布局设置 157 kPEU }Kv 11.3 绘制线性波导 160 yokZ>+jb 11.4 插入输入面 160 CE183l\ 11.5 创建脚本 161 ,g P;XRe1 11.6 运行模拟 163 O[ans_8 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 4pDZ +}p 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 {YzpYc1
12.1 定义材料 165 B^1jd!m 12.2 创建参考轮廓 166 3,+UsB% 12.3 定义布局设置 166 Xp^>SSt:4 12.4 用户自定义轮廓 167 a(U/70j 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 a.<!>o<t: 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 5o|u!#6 13.1 定义材料 173 !OH'pC5 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Z${@;lgP 13.3 定义晶圆 174 6Hpj&Qm 13.4 创建器件 175 is-{U?- 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 i];@ e] 13.6 定义电极区域 178 4p&SlJ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 V> eJ 13.8 运行模拟 182 \?\q0o<V$ 13.9 创建脚本 184 m+'X8}GC#O 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 -E!V;Tgc%U 14.1 理论背景 186 q->46{s| 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 X/wqfP 14.3 生成脚本数据 190 "2/VDB4!FG 14.4 导出散射数据 193 Neb%D8/Kn 14.5 创建臂 194 {Q~A;t 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 w3IU'(|G 14.7 加载两个臂的文件 200 <$;fOp 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 `Tf<w+H 14.9 连接元件 202 k}Vu!+c z 14.10 运行模拟 203 >7V&pH' 14.11 创建图以查看结果 204 hAZ"M:f 有兴趣可以扫码加微咨询 .!t'&eV )6mv7M{
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