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前 言 *$6dN x _
!r]** 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 (7k}ysc na)-' OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 nS$_VJ]~ l+!eC
lM% 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。 =TcT` ](o ]Lz:oV^% 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。 fvH4<c5x BK/~2u 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。 +Dwq>3AH f *HEw 《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 $eQf 5)5 I%#&@ 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 _f1~r^(/T0 a|5^4 J\% 目 录 %jc"s\ 1 入门指南 4 Fr{}~fRW< 1.1 OptiBPM安装及说明 4 4
>2g&);B 1.2 OptiBPM简介 5 K>_~zW nc 1.3 光波导介绍 8 G-#]|) 1.4 快速入门 8 !YZ$WiPl 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 5 52U~t 2.1 定义MMI耦合器材料 28 )u67=0s2i+ 2.2 定义布局设置 29 TTQ(\l4 2.3 创建一个MMI耦合器 31 *ke9/hO1i 2.4 插入input plane 35
+.Cx.Nf( 2.5 运行模拟 39 zc4l{+3 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 6vL+qOd x 3 创建一个单弯曲器件 44 A."]6R< 3.1 定义一个单弯曲器件 44 T x
6\ 3.2 定义布局设置 45 M tD{/.D> 3.3 创建一个弧形波导 46 "gQA|NHwV 3.4 插入入射面 49 G0^,@jF?b 3.5 选择输出数据文件 53 wLW[Vur[ 3.6 运行模拟 54 8RE" xJMff 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 %'vLkjI. 4 创建一个MMI星形耦合器 60 2n3g!M6~ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 .CY;- 4.2 定义布局设置 61 5<=ktA48[ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 bayDdR4T 4.4 插入输入面 62 ?]In@h- 4.5 运行模拟 63 Z}NMDb:t
4.6 预览最大值 65 \[MQJX,dn 4.7 绘制波导 69 WPXLN'w+ 4.8 指定输出波导的路径 69 *v6 j7<H 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 *s[bq;$ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Ph Ep3o&" 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _4lhwKYU 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 "(cMCBVYdA 5.1 定义波导材料 75 oD?c]}3 5.2 定义布局设置 76 _1EWmHZ? 5.3 创建波导 76 Pko2fJt1 5.4 修改输入平面 77 hO H
DXc" 5.5 指定波导的路径 78 s ;N PY 5.6 运行模拟 79 j 5{"j 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 8*\PWl 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 %`b
%TH^ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ;c;5O@R}3 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }p$@.+ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 n)6mfoe 6.2 定义布局结构 89 trAIh}Dj 6.3 绘制并定位波导 91 5uxB)Dx) 6.4 生成布局脚本 95 Z<M?_<3 6.5 插入和编辑输入面 97 $EUlh^ 6.6 运行模拟 98 pjaDtNb 6.7 修改布局脚本 100 )HPe}(ypt 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 sPoH12?AL 7 应用预定义扩散过程 104 KB6'sj 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 cq-UVk"Gl 7.2 定义布局设置 106 6Q}WX[| tQ 7.3 设计波导 107 /QT"5fxKJ 7.4 设置模拟参数 108 S{. G=O 7.5 运行模拟 110 ^9wQl!e
ob 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 1 Ka,u20 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 W]l&mr 7.8 添加一个新的轮廓 111 pipO,n 7.9 创建上方的线性波导 112 r)Dln5F 8 各向异性BPM 115 <~ 9a3c? 8.1 定义材料 116 *~H\#N|x 8.2 创建轮廓 117 WY3D.z-</ 8.3 定义布局设置 118 B^yA+&3HI 8.4 创建线性波导 120 I%qZMoS1h 8.5 设置模拟参数 121 OqNtTk+ 8.6 预览介电常数分量 122 xfsf 8.7 创建输入面 123 z3+7gp+I; 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ;(1Xb 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Tu*"+*r>s 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 #eKg!]4-R 9.2 定义布局设置 130 \cKY{(E 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 {=)g?!zC 9.4 编辑输入平面 132 ICxj$b 9.5 设置模拟参数 134 !\RBOdw C 9.6 运行模拟 135 z&x3":@u< 10 电光调制器 138 3|qT.QR`Z 10.1 定义电解质材料 139 \ =(r6X 10.2 定义电极材料 140 kl/eJN'S 10.3 定义轮廓 141 WPnw 10.4 绘制波导 144 M,V~oc5 10.5 绘制电极 147 (|kcSnF0 10.6 静电模拟 149 THcK,`lX@ 10.7 电光模拟 151 YB&b_On,f 11 折射率(RI)扫描 155 |MEu"pY) 11.1 定义材料和通道 155 gZ b+m 11.2 定义布局设置 157 Z'F=Xw6;b 11.3 绘制线性波导 160 P
g{/tMY 11.4 插入输入面 160 qY^@^)b[ 11.5 创建脚本 161 C 7e 11.6 运行模拟 163 <!m'xOD 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 :#I7);ol 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 GiH< |