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前 言 ~Gp[_ %K ? V1*cVD6i 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。 ;a!S!%.h e
,'_xV 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。 v~+(GqR=+ A|[?#S((] 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。 1nM
#kJ" OO\+J 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。 qbr$>xH H'5)UX@LP 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 SGRp3,1\4% %`r$g[<G 《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 %Xd[(Q) Y Uc+0 上海讯技光电科技有限公司 , pfG V-P#1Kkh 目 录 q_8+HEvo 1 入门指南 4 Po;W'7"Po` 1.1 OptiBPM安装及说明 4 7"D",1h 1.2 OptiBPM简介 5 2W(s(-hD 1.3 光波导介绍 8 3NqB
<J 1.4 快速入门 8 yzn%<H~ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 w"F
9l 2.1 定义MMI耦合器材料 28 =?*!"&h 2.2 定义布局设置 29 s[*rzoA 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Paq4 2.4 插入input plane 35 @;4zrzQi7 2.5 运行模拟 39 `hm-.@f,9 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ",t?8465y 3 创建一个单弯曲器件 44 sdrfsrNvB- 3.1 定义一个单弯曲器件 44 *Q.>-J<S 3.2 定义布局设置 45 K3m/(jdO 3.3 创建一个弧形波导 46 2;b\9R^>A 3.4 插入入射面 49 xa*hi87L* 3.5 选择输出数据文件 53 gg/-k;@ Rf 3.6 运行模拟 54 QL/(72K 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 bWS&Yk( 4 创建一个MMI星形耦合器 60 L{\8!51L 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 T Z@]:e:"b 4.2 定义布局设置 61 .43'HV 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 *a^(vo 4.4 插入输入面 62 #z%fx
4.5 运行模拟 63 fbvL7*
( 4.6 预览最大值 65 w.o@7|B1N 4.7 绘制波导 69 I][*j 4.8 指定输出波导的路径 69 N>1em!AS 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 e>OoyDZ@R 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 }v{LRRi 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Qel9G($= 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 (lqC[: 5.1 定义波导材料 75 G!##X: 6' 5.2 定义布局设置 76 @1j
5.3 创建波导 76 %2{ye
5.4 修改输入平面 77 =XQ%t
@z0 5.5 指定波导的路径 78 ,qwuLBW 5.6 运行模拟 79 C): 1?@ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ]/6z;
~3U 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 G*MUO#_iuh 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 o/)h"i0P 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 G_JA-@i% 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Y@iS_lR 6.2 定义布局结构 89 RB\uK
1+ 6.3 绘制并定位波导 91 Jpq~ 6.4 生成布局脚本 95 (9d & 6.5 插入和编辑输入面 97 6@!`]tSCK 6.6 运行模拟 98 ^76]0`gS 6.7 修改布局脚本 100 8,%^
M9zBP 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 V0YZp 7 应用预定义扩散过程 104 6MW{,N 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 OT*mO&Z 7.2 定义布局设置 106 J;e2&gB 7.3 设计波导 107 i]4I [! 7.4 设置模拟参数 108 UkC!1Jy 7.5 运行模拟 110 $PPi5f}HD 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Or+U@vAnk 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 00y!K
m_D 7.8 添加一个新的轮廓 111 ,0 sm 7.9 创建上方的线性波导 112 5qm`J,~k 8 各向异性BPM 115 ^
@5QP$. 8.1 定义材料 116 _VN?#J)o 8.2 创建轮廓 117 TdMruSY 8.3 定义布局设置 118 x,-75 8.4 创建线性波导 120 !.gIHY 8.5 设置模拟参数 121 aXYY:; 8.6 预览介电常数分量 122 G` A4|+W" 8.7 创建输入面 123 e !Y~Qy 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 0OE:[pR 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 _{KG
4+5\X 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 SH$PwJ U 9.2 定义布局设置 130 {tZ.v@ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 {\5 9.4 编辑输入平面 132 y%T_pTcU 9.5 设置模拟参数 134 n\53w h@+ 9.6 运行模拟 135
teF9Q+*~ 10 电光调制器 138 2ilQXy 10.1 定义电解质材料 139 9A=,E& 10.2 定义电极材料 140 IJ"q~r$ 10.3 定义轮廓 141 H
<l7ZS: 10.4 绘制波导 144 eauF~md, 10.5 绘制电极 147 bd-L`={j 10.6 静电模拟 149 cwg"c4V 10.7 电光模拟 151 %u'ukcL7 11 折射率(RI)扫描 155 ,O(hMI85] 11.1 定义材料和通道 155 bG#>uE J- 11.2 定义布局设置 157 :I#V. 11.3 绘制线性波导 160 Xv^qVn4 11.4 插入输入面 160 iBaA9 11.5 创建脚本 161 :o3N;*o>)0 11.6 运行模拟 163 ux4POO3C| 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Nf\LN$ &8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #6= 12.1 定义材料 165 1+s;FJ2} 12.2 创建参考轮廓 166 &u
!,Hp 12.3 定义布局设置 166 [W&T(%(W- 12.4 用户自定义轮廓 167 O0.*Pmt 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 KWHY4 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ZECfR>`x 13.1 定义材料 173 1qA;/-Zr<o 13.2 创建钛扩散轮廓 173 U K!(G 13.3 定义晶圆 174 9'B `]/L 13.4 创建器件 175 JZx[W&]zT 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 bt?5*ETA 13.6 定义电极区域 178 xqh F^:3?JA_ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 B@ EC5Ap* 13.8 运行模拟 182 Bzf^ivT3L 13.9 创建脚本 184 [/r(__. 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 uY To9A 14.1 理论背景 186 6=C<>c%+ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 E1
2uZ$X 14.3 生成脚本数据 190 9(Xn>G'iT 14.4 导出散射数据 193 e0 ecD3 14.5 创建臂 194 >t+P(*u 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 p_4<6{KEt 14.7 加载两个臂的文件 200 h?U
O&( 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 F+qm[Bc8 14.9 连接元件 202 OyIw>Wfv 14.10 运行模拟 203 SpBy3wd 14.11 创建图以查看结果 204 LS[]=Mk@1 $??I/6 有兴趣可以扫码加微联系 n@3>6_^rwT
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