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前 言 (o{x*';i4 egfd=z=2un 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。 +
<w6sPm lY,9bSF$ 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。 }y+a)2 !rqs!-cCQ 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。 R&P^rrC@B5 9M|#X1r{%{ 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。 U%VFr# Qch'C0u 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。 _x!/40^G K@osD7- 《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 `\3RFr YLSDJ$K6 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 i{Q,>Rt v6x jLP;O 目 录 ci 22fw0 1 入门指南 4 ~:_10g]r 1.1 OptiBPM安装及说明 4 `r\/5|M 1.2 OptiBPM简介 5 *8%uXkM m 1.3 光波导介绍 8 NJoHrhC=' 1.4 快速入门 8 l}g_< 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 a~-k} G5 2.1 定义MMI耦合器材料 28 MfFmJ7>Bg 2.2 定义布局设置 29 %,Y^Tp 2.3 创建一个MMI耦合器 31 S|yDGT1 2.4 插入input plane 35 W7~OU(}[` 2.5 运行模拟 39 Tn>L? 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 _R
;$tG, 3 创建一个单弯曲器件 44 ]`h@[fYge 3.1 定义一个单弯曲器件 44 XwU1CejP0 3.2 定义布局设置 45 w0<1=;_% 3.3 创建一个弧形波导 46 O=!Eqa ExW 3.4 插入入射面 49 >7W8_6sC< 3.5 选择输出数据文件 53 /B{cL`< 3.6 运行模拟 54 $O\]cQD`u 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 d,j)JnY3V 4 创建一个MMI星形耦合器 60 nnd-d+$ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 /" &Jf}r 4.2 定义布局设置 61 ah!RQ2hDrV 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 HXqG;Fds( 4.4 插入输入面 62 OG7U+d6 4.5 运行模拟 63 H}1XK|K3#H 4.6 预览最大值 65 N{!@M_C^%R 4.7 绘制波导 69 Q 9JT6 4.8 指定输出波导的路径 69 cI<T/~P 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 i^}DIx{ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 0{Zwg0& 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _]+
\ B 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 86Xf6Ea 5.1 定义波导材料 75 uH)v\Js 5.2 定义布局设置 76 R}OjSiS\ 5.3 创建波导 76 dW|S\S'& 5.4 修改输入平面 77 >-CNHb 5.5 指定波导的路径 78 eGbjk~,f' 5.6 运行模拟 79 f kdJgK 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ?SoRi</1 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 {r?Ly1 5 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 0'` #I 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 :&O6Y-/B 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :YmFQ>e? 6.2 定义布局结构 89 il:RE8 6.3 绘制并定位波导 91 t@BhosR- 6.4 生成布局脚本 95 m&6)Vt 6.5 插入和编辑输入面 97 dJmr!bN\; 6.6 运行模拟 98 nqib`U@" 6.7 修改布局脚本 100 =l}XKl-> 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 E.Arq6 7 应用预定义扩散过程 104 l;;"v) C8 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 W
-5wjc 7.2 定义布局设置 106 .W0;Vhw" 7.3 设计波导 107 >=L<3W1 7.4 设置模拟参数 108 H3BMN}K~ 7.5 运行模拟 110 hKQg:30< 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 SA-r61 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 9m2Yrj93 7.8 添加一个新的轮廓 111 |-vn,zpe 7.9 创建上方的线性波导 112 E#M4{a1 8 各向异性BPM 115 zT _[pa)O` 8.1 定义材料 116 roWg~U(S 8.2 创建轮廓 117 um
mkAeWb 8.3 定义布局设置 118 !
d " i 8.4 创建线性波导 120 ,Je9]XT 8.5 设置模拟参数 121 ADlLodG 8.6 预览介电常数分量 122 EY.Z.gMZI( 8.7 创建输入面 123 {
daEKac5 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 >l0D,-O]m 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 w 8oIq* 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 3*[YM7y 9.2 定义布局设置 130 xw83dQ]}^ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 +Zi@+|"BCN 9.4 编辑输入平面 132 G\o*j| 9.5 设置模拟参数 134 w!/se;_H+w 9.6 运行模拟 135 PQ`~qM:3st 10 电光调制器 138 v.e~m2u_F 10.1 定义电解质材料 139 8j&LU, 10.2 定义电极材料 140 ZNTOI]P& 10.3 定义轮廓 141 D7(kkr:r 10.4 绘制波导 144 dfA4OZ& 10.5 绘制电极 147 8>~\R=SC 10.6 静电模拟 149 '?v-o)X 10.7 电光模拟 151 \y0uGnmCj 11 折射率(RI)扫描 155 YW UCrnr 11.1 定义材料和通道 155 a?X{k|;!7u 11.2 定义布局设置 157 jM|-(Es.) 11.3 绘制线性波导 160 %oN5 jt 11.4 插入输入面 160 " ll
TVB 11.5 创建脚本 161 2ID]it\5 11.6 运行模拟 163 [(4s\c 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Ok6c E 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 p7d[)*
L>C 12.1 定义材料 165 vB T]a 12.2 创建参考轮廓 166 m%G:|`f7 12.3 定义布局设置 166 BF(.^oh"n0 12.4 用户自定义轮廓 167 0 P-eC|0 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ]W>kbHImz 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ]2o? Gnn@ 13.1 定义材料 173 I~P]_DmM 13.2 创建钛扩散轮廓 173 W_P&;)E 13.3 定义晶圆 174 s.uV,E*wu 13.4 创建器件 175 c2fbqM~ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 j_2yTz"G- 13.6 定义电极区域 178 ~^pV>>LX| 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 *#2]`G) 13.8 运行模拟 182 pSlosv(6 13.9 创建脚本 184 a jyuk@ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 xxC2F:Q?U 14.1 理论背景 186 Xeo2 < @[ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 #:n:3]t 14.3 生成脚本数据 190
&e~g}7 14.4 导出散射数据 193 @z1Yj"^Pm 14.5 创建臂 194 )"Vd8*e 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 8@Kvh| 14.7 加载两个臂的文件 200 uzpW0(_i3a 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 lYt|C^ 14.9 连接元件 202 n_X)6 s 14.10 运行模拟 203 {[%kn rRJ 14.11 创建图以查看结果 204 2En^su$ 有兴趣可以扫码加微咨询 Y
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