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前 言 Nln`fE/Ht s~*}0-lS 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。 pkJ/oT uG!:Z6%p 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。 8S\RN&T$ E<tK4?i" 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。 lVz9k `vd= ec 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。 ui:= x2co>.i 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。 NzQ9Z1Mxy bLzs?eos 《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 ^W~p..DF v2Bzx/F: 上海讯技光电科技有限公司 ]hA,LY f 98RKCc9h 目 录 a5@z:i 1 入门指南 4 F]UQuOR) 1.1 OptiBPM安装及说明 4 3iRA$C-p 1.2 OptiBPM简介 5 %Y]=1BRk} 1.3 光波导介绍 8 xl(@C*.sC1 1.4 快速入门 8 y%S1ZTScO 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 hfqqQ!,l! 2.1 定义MMI耦合器材料 28 )=J5\3O*x 2.2 定义布局设置 29 )KE[!ofD 2.3 创建一个MMI耦合器 31 )"Q*G/+2Ie 2.4 插入input plane 35 {Z>
M
2.5 运行模拟 39 M*sR3SZ
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 <[Q3rJ 3 创建一个单弯曲器件 44 &$'z 3.1 定义一个单弯曲器件 44 o! OMm! 3.2 定义布局设置 45 D-2.fjo9! 3.3 创建一个弧形波导 46 ).5RPAP 3.4 插入入射面 49 }lP;U$ 3.5 选择输出数据文件 53 eujK4s 3.6 运行模拟 54 lhH`dG D 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 k|vI<:'p, 4 创建一个MMI星形耦合器 60 QzOkpewf 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 r@U3sO#N 4.2 定义布局设置 61 J@_ctGv 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ]5Qy 4.4 插入输入面 62 p =(@3%k 4.5 运行模拟 63 v>Lm;q( 4.6 预览最大值 65 J-xS:Ha'l 4.7 绘制波导 69 7%MbhlN. 4.8 指定输出波导的路径 69 X(A.X:" 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 (xl\J/ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 #m<tJnEO 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 JIm4vS 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 G(iJi 5.1 定义波导材料 75
K+Y^>N 4m 5.2 定义布局设置 76 gU&%J4O 5.3 创建波导 76 j}1zdA 5.4 修改输入平面 77 @L/o\pvc 5.5 指定波导的路径 78 7ZxaPkIu&% 5.6 运行模拟 79 NTo!'p:s 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 tZyo`[La 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 1x)ZB~L 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Cx<0 H 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 TlZT1H 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 uo\ .7[1
6.2 定义布局结构 89 ;U9J++\d<A 6.3 绘制并定位波导 91 V7d)S&*V 6.4 生成布局脚本 95 'e)^m}:?D 6.5 插入和编辑输入面 97 (8$k4`T> 6.6 运行模拟 98 #:jb*d? 6.7 修改布局脚本 100 <"N_j]wD 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 /X"/ha!=&D 7 应用预定义扩散过程 104 d^03"t0O] 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Fm\"{)V:b 7.2 定义布局设置 106 E 99hlY~1: 7.3 设计波导 107 &QRE"_g 7.4 设置模拟参数 108 KWAb-yB 7.5 运行模拟 110 Kt@M)# 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 $rIoHxh. y 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 3@+b}9s8 7.8 添加一个新的轮廓 111 ]aP=Ks% 7.9 创建上方的线性波导 112 K 0gI): 8 各向异性BPM 115 ]i(-I <` 8.1 定义材料 116 \B F*m"lz 8.2 创建轮廓 117 w(ln5q 8.3 定义布局设置 118 x:-.+C% 8.4 创建线性波导 120 XU!2YO)t;! 8.5 设置模拟参数 121 n0Y+b[+wj 8.6 预览介电常数分量 122 =_$Qtq+h 8.7 创建输入面 123 4[Z\
?[ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 1b=lpw1} 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 W} WI; cI 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 {3;AwhN0H 9.2 定义布局设置 130 `&\Q +W 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 T134ZXqqz 9.4 编辑输入平面 132 8fA_p}wp 9.5 设置模拟参数 134 8n1'x; 9.6 运行模拟 135 |*Z$E$k: 10 电光调制器 138 ?
WJ> p 10.1 定义电解质材料 139
'iLpE7 10.2 定义电极材料 140 _zlqtO 10.3 定义轮廓 141 COH<Tj 10.4 绘制波导 144 " \I4u{zC 10.5 绘制电极 147 KiG p[eb 10.6 静电模拟 149 ; ^t{Il'j 10.7 电光模拟 151 ~l;[@jsw F 11 折射率(RI)扫描 155 6'\6OsH 11.1 定义材料和通道 155 t78k4? 11.2 定义布局设置 157 LU!dN "[k 11.3 绘制线性波导 160 DNGvpKY@ 11.4 插入输入面 160 !9 fz(9 11.5 创建脚本 161 z-M3 11.6 运行模拟 163 +P.+_7+: 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 *~w[eH!! 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 d,Y_GCZ7|W 12.1 定义材料 165 X,9 M"E
2 12.2 创建参考轮廓 166 (sVi\R 12.3 定义布局设置 166 SG6sw]x 12.4 用户自定义轮廓 167 Bl=tYp|a 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Mq';S^ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 wAnb
Di{W 13.1 定义材料 173 =8U&[F 13.2 创建钛扩散轮廓 173 H'Yh2a`!o 13.3 定义晶圆 174 n3J53| %v 13.4 创建器件 175 CI3XzH\IX* 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 2<M= L1\ 13.6 定义电极区域 178 9"g6C< ?%H):r 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 iNMx"F0r 13.8 运行模拟 182 Tw + 13.9 创建脚本 184 Nk {XdrY 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 {BKl` 1z 14.1 理论背景 186 odIZo|dv 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 LjV]0%j?r 14.3 生成脚本数据 190 $s<Ne{? 14.4 导出散射数据 193 DBLO|&2!z[ 14.5 创建臂 194 .*elggM 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ?yh}/T\qp 14.7 加载两个臂的文件 200 vTv]U5%:>% 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 [s<^&WM/ 14.9 连接元件 202 0OGCilOb* 14.10 运行模拟 203 HF3f)}l$ 14.11 创建图以查看结果 204 :O5og[;b >[X{LI(_<< 有兴趣可以扫码加微联系 .7n\d55a
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