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前 言 ;k#_/c '\8YH+%It 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。 ]O:8o<0 DIQ30(MS 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。 Z.@n7G mMZ{W+"[f 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。 Hn)?
xw]x db1ZNw 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。 [T7&)p +0ukLc@ 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。 }\8-&VoY#X Wll0mtv 《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 [olSgq!3 {N{eOa<HA 上海讯技光电科技有限公司 `&fW<5- 3
I%N4K4 目 录 2&:z[d}~H 1 入门指南 4 ?F[_5ls|] 1.1 OptiBPM安装及说明 4 lW#2 ox 1.2 OptiBPM简介 5 ceks~[rP 1.3 光波导介绍 8 ~1*37 w~ 1.4 快速入门 8 RE4#a2 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 .bp#YU,m 2.1 定义MMI耦合器材料 28 JiXE {( 2.2 定义布局设置 29 H*<E5^#dw 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ERK{smL 2.4 插入input plane 35 $RI$VyAjD 2.5 运行模拟 39 _8 K|2$X 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 vYXh WqL~ 3 创建一个单弯曲器件 44 9$X" D 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Z7y% 3.2 定义布局设置 45 Kg<~Uf=1 3.3 创建一个弧形波导 46 u|$HA>F[ 3.4 插入入射面 49 Lhg 3.5 选择输出数据文件 53 8o,0='U 3.6 运行模拟 54 E x_dqko 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 FG71<}C[K 4 创建一个MMI星形耦合器 60 8kU(>' ^_: 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 'Tqusr>lPY 4.2 定义布局设置 61 `]GL3cIh: 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 };9/J3]m 4.4 插入输入面 62 8_`C&vx 4.5 运行模拟 63 "X?Zw$gRud 4.6 预览最大值 65 e"sv_$* 4.7 绘制波导 69 vOKNBR2 4.8 指定输出波导的路径 69 (?,jnnub 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 H[pvC=O= 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 U_aI!`WXd 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 $1s>efP- 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ^z qQ8{oV 5.1 定义波导材料 75 UHfE.mTjM 5.2 定义布局设置 76 `]19}GK~xo 5.3 创建波导 76 "#8^":,4 5.4 修改输入平面 77 8?<J,zu@AV 5.5 指定波导的路径 78 ]1GyEr: 5.6 运行模拟 79 XD!}uDZ^ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 rW O#h{ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 >N`,
3;Z 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 FoYs<aER 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 $'!n4}$} 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ~tW<]l7 6.2 定义布局结构 89 9"B;o 6.3 绘制并定位波导 91 I-J%yutB 6.4 生成布局脚本 95 &DtI+)[| 6.5 插入和编辑输入面 97 _E-{*,7bZS 6.6 运行模拟 98 gLo&~|=L- 6.7 修改布局脚本 100
}7fzEo`g 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 r}|)oG,= 7 应用预定义扩散过程 104 W S9:*YH 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Q>w)b]d~c 7.2 定义布局设置 106 p ~+sk1[. 7.3 设计波导 107 Ft :_6T% 7.4 设置模拟参数 108 dKchQsgCg 7.5 运行模拟 110 trLxg H_Y 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 #t# S(A9) 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 drwxrZt 7.8 添加一个新的轮廓 111 -biw{ 7.9 创建上方的线性波导 112 _ qQ 8 各向异性BPM 115 8)` 8.1 定义材料 116 {JKG-0)z? 8.2 创建轮廓 117 <X1[j9Qtv0 8.3 定义布局设置 118 \
sz ](X 8.4 创建线性波导 120 I;$tBgOWq 8.5 设置模拟参数 121 !HXsxNe 8.6 预览介电常数分量 122 !([ v=O# 8.7 创建输入面 123 QqeF 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 )J[Ady^5 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 K_N`My 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 OWYY2&.h 9.2 定义布局设置 130 b4ke'gx 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ecp0 hG`% 9.4 编辑输入平面 132 J04R,B 9.5 设置模拟参数 134 geqx":gpx9 9.6 运行模拟 135 $'a]lR 10 电光调制器 138 %uP/v\l 10.1 定义电解质材料 139 `\BBdQ#bH 10.2 定义电极材料 140 ~ :B/`1[m 10.3 定义轮廓 141 ')fIa2dO/ 10.4 绘制波导 144 /cZcfCW 10.5 绘制电极 147 aJ]t1 10.6 静电模拟 149 ,zBc-Cm 10.7 电光模拟 151 ydzvjp= 11 折射率(RI)扫描 155 p1ER<_fp 11.1 定义材料和通道 155 itO1ROmu 11.2 定义布局设置 157 VOmS>'$ 11.3 绘制线性波导 160 KZ [:o,jp> 11.4 插入输入面 160 H[r6 4~Sth 11.5 创建脚本 161 4)N~*+~\h 11.6 运行模拟 163 xtXK3[s 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 z7*mT}Q 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 D6FG$SV 12.1 定义材料 165 6SSrkj }U 12.2 创建参考轮廓 166 t 9.iWIr 12.3 定义布局设置 166 @oMl^UYM= 12.4 用户自定义轮廓 167 (L<G=XC 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 C[JPohm 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @d[)i,d:G 13.1 定义材料 173 @y# u!} 13.2 创建钛扩散轮廓 173 \'nE{ 13.3 定义晶圆 174 ~^eC?F( 13.4 创建器件 175 IS!]!s'EI 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 bgmOX&`G 13.6 定义电极区域 178 n]wZ7z "&kXAwe 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 As#/ln$nE 13.8 运行模拟 182 8GT{vW9 13.9 创建脚本 184 (Z>vbi% 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Sj4 @pMh4 14.1 理论背景 186 & =vi]z:[ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 gf|&u4D 14.3 生成脚本数据 190 ,<CzS,( 14.4 导出散射数据 193 N8]d0 14.5 创建臂 194 p:|p? 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 <ZeZq 14.7 加载两个臂的文件 200 oVnHbvP1X 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 !2]G.|5/A 14.9 连接元件 202 9'\*Ip^ 14.10 运行模拟 203 )XD$YI 14.11 创建图以查看结果 204 uacVF[9|W x$V[xX 有兴趣可以扫码加微联系 EF'U`\gX
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