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前 言 ' %o#q6O #Ki[$bS~6 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 sdw(R#GE j*r{2f4Rt OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 ,.FxIl] T{[=oH+ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 s`~IUNJ@P :,6\"y- 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 Wdbed U~`Q {&1/V 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ~oY^;/ j "@2-Zdrr1< 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 B:'US&6Lf' .U]-j\ 上海讯技光电科技有限公司 ^s"R$?;h ji0@P'^; 目 录 C1 *v,i 1 入门指南 4 nZYBE030 1.1 OptiBPM安装及说明 4 TAW/zpps$ 1.2 OptiBPM简介 5 >tW#/\x{ 1.3 光波导介绍 8 &gx%b*;`L0 1.4 快速入门 8 o0KL5]. 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 O3kA;[f; 2.1 定义MMI耦合器材料 28 YT(AUS5n 2.2 定义布局设置 29 j|#Bo:2km 2.3 创建一个MMI耦合器 31 r mg}N 2.4 插入input plane 35 %n9aaoD 2.5 运行模拟 39 +ksVtG, 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Wvf
^N( 3 创建一个单弯曲器件 44 oYH-wQ j 3.1 定义一个单弯曲器件 44 |@4' <4t 3.2 定义布局设置 45 #S"nF@ 3.3 创建一个弧形波导 46 B^^#D0< 3.4 插入入射面 49 [.wYdv35 3.5 选择输出数据文件 53 c5GuM|*7 3.6 运行模拟 54 vyI!]p 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 _.8S& 4 创建一个MMI星形耦合器 60 R8'RA%O9J 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 -nV9:opD 4.2 定义布局设置 61 h~zT ydnH 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 j&qub_j"xX 4.4 插入输入面 62 /9fR'EO{x 4.5 运行模拟 63 C;^X[x%h7$ 4.6 预览最大值 65 [d]9Oa4 4.7 绘制波导 69 {R`[kt 4.8 指定输出波导的路径 69 i=2N;sAl 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
[/8%3 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 l+^*LqEW2 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 b d!Y\OD 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 d/~9&wLSb 5.1 定义波导材料 75 DSn_0D 5.2 定义布局设置 76 }k.Z~1y 5.3 创建波导 76 e+fN6v5pU 5.4 修改输入平面 77 7B66]3v 5.5 指定波导的路径 78 K]w'&Qm8W 5.6 运行模拟 79 /N.U/MPL_ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 3%b6{ie/= 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 LZxNAua 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 |P?*5xPB 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 @cXMG6:{ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 K[zVa 6.2 定义布局结构 89 eTcd"Kd/ 6.3 绘制并定位波导 91 z+X}HL 6.4 生成布局脚本 95 Wmv#:U 6.5 插入和编辑输入面 97 \ @2R9,9E 6.6 运行模拟 98 Ab.(7GFK 6.7 修改布局脚本 100 U| R_OLWAg 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 KF:78C 7 应用预定义扩散过程 104 ~*];pV]A[ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 bW(0Ng 7.2 定义布局设置 106 NC6&x=!3 7.3 设计波导 107 (KZ{^X?a 7.4 设置模拟参数 108 Tpa5N'O 7.5 运行模拟 110 E|shs=I 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 M/`lM$98: 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Z6MO^_m2 7.8 添加一个新的轮廓 111 J\=*#*rJ1 7.9 创建上方的线性波导 112 K_}K@' 8 各向异性BPM 115 ]u/sphPe 8.1 定义材料 116 )MT}+ai 8.2 创建轮廓 117 jq0O22
-R 8.3 定义布局设置 118 }3WxZv]I} 8.4 创建线性波导 120 Ar#(psU 8.5 设置模拟参数 121 +G>\-tjSD 8.6 预览介电常数分量 122 @d1Q"9}B 8.7 创建输入面 123 4 s9LB 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 jT;;/Fd3/ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 }4X0epPp;: 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 V0 a3<6@4 9.2 定义布局设置 130 9_h[bBx-'Q 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 <b*DQ:N 9.4 编辑输入平面 132 )NT*bLRPQ 9.5 设置模拟参数 134 sU^1wB
Rj 9.6 运行模拟 135 <(#ej4ar, 10 电光调制器 138 6j|{`Zd)G 10.1 定义电解质材料 139 w5 Li&m 10.2 定义电极材料 140 b"
[|:F>P 10.3 定义轮廓 141 SUK?z!f<i 10.4 绘制波导 144 {?7Uj 10.5 绘制电极 147 -yNlyHv9 10.6 静电模拟 149 Qn2&nD%zi 10.7 电光模拟 151 YtLt*Ig% 11 折射率(RI)扫描 155 S$-7SEkO+ 11.1 定义材料和通道 155 <9b&<K: 11.2 定义布局设置 157 */S_Icf 11.3 绘制线性波导 160 [{/jI\?v 11.4 插入输入面 160 )0k53-h& 11.5 创建脚本 161 )D%~`,#pQ 11.6 运行模拟 163 |u p 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 bpa?C 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 .*Qx\, 12.1 定义材料 165 F,CTZ~ 12.2 创建参考轮廓 166 e]$s
t? 12.3 定义布局设置 166 >=w)x,0yX 12.4 用户自定义轮廓 167 i,VMd 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 + LJ73
! 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @>7%qS 13.1 定义材料 173 Y}KNKO; 13.2 创建钛扩散轮廓 173 4Wp=y 13.3 定义晶圆 174 l;E(I_
i) 13.4 创建器件 175 1k^oS$UT 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 bvOq5Q6 13.6 定义电极区域 178 0<*<$U IdN41 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 wb ;xRP"w 13.8 运行模拟 182 i"=\d 13.9 创建脚本 184 JK]PRDyD 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 'Z]w^< 14.1 理论背景 186 pQQH)`J|t
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 /g.U&oI]D 14.3 生成脚本数据 190 asqV~n 14.4 导出散射数据 193 b\5F ]r 14.5 创建臂 194 K@%].: 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 eszG0Wu 14.7 加载两个臂的文件 200 MWh6]gGs 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 .jK4?}] 14.9 连接元件 202 BFt> 9x]T 14.10 运行模拟 203 `
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kX 14.11 创建图以查看结果 204 NCD04U5y f?)-}\[IR{ 有兴趣可以扫码加微联系 J9 I:Q<;
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