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《OptiBPM入门教程》
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infotek
2022-09-06 11:23
《OptiBPM入门教程》
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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《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
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上海讯技光电科技有限公司
2021年4月
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目 录
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1 入门指南 4
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1.1 OptiBPM安装及说明 4
I0Pw~Jj{
1.2 OptiBPM简介 5
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1.3 光波导介绍 8
#DTKz]i?
1.4 快速入门 8
zX>W 8P
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
;c(a)_1
2.1 定义MMI耦合器材料 28
n~N>;mP
2.2 定义布局设置 29
9DxHdpOk
2.3 创建一个MMI耦合器 31
2/LSB8n|
2.4 插入input plane 35
m[9.'@ye
2.5 运行模拟 39
-@W9+Zf5
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
N:1aDr;
3 创建一个单弯曲器件 44
?\}Gi(VVE
3.1 定义一个单弯曲器件 44
#~*v##^vFH
3.2 定义布局设置 45
e w^(3&
3.3 创建一个弧形波导 46
$)i`!7`4=
3.4 插入入射面 49
)g0lI
3.5 选择输出数据文件 53
f%Q{}fC{*
3.6 运行模拟 54
Xz+%Ym
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
RLmOg{L
4 创建一个MMI星形耦合器 60
8+zW:0"[
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
:t}\%%EbmE
4.2 定义布局设置 61
{VgE07r
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
g{8RPw]
4.4 插入输入面 62
YG "Ta|@5
4.5 运行模拟 63
51#*8u+L
4.6 预览最大值 65
p@m0Oi,=
4.7 绘制波导 69
9BCW2@Kp
4.8 指定输出波导的路径 69
XH%L]
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
*LT~:Gs#
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
067c/c
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
l& :EKh
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
]ss[n.T0*
5.1 定义波导材料 75
yk+ 50/L
5.2 定义布局设置 76
2;}leZ@U
5.3 创建波导 76
N'Gq9A
5.4 修改输入平面 77
S*h52li
5.5 指定波导的路径 78
V>@[\N[
5.6 运行模拟 79
[BWq9uE
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
w_9^YO!!
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
`+7F H
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
SQp|
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
6EqA Y`y
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
wj)LOA0
6.2 定义布局结构 89
|LHJRP-Z
6.3 绘制并定位波导 91
U( YAI%O
6.4 生成布局脚本 95
P"YdB|I
6.5 插入和编辑输入面 97
Dd3f@b[WX
6.6 运行模拟 98
=~D? K9o
6.7 修改布局脚本 100
vgfC{]v<W]
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
>p_W(u@ z$
7 应用预定义扩散过程 104
H;Wrcf2
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
?w3RqF@}
7.2 定义布局设置 106
XlmX3RU
7.3 设计波导 107
L\:|95Yq
7.4 设置模拟参数 108
K9!HW&?<|
7.5 运行模拟 110
L*@`i ]jl
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
xL}i9ozZ
7.7 将模板以新的名称进行保存 111
&?<uR)tl
7.8 添加一个新的轮廓 111
_y@28t
7.9 创建上方的线性波导 112
c4JV~VS+
8 各向异性BPM 115
^Hd[+vAvR
8.1 定义材料 116
Q@D7\<t
8.2 创建轮廓 117
du65=w4E!
8.3 定义布局设置 118
%I1@{>OxG
8.4 创建线性波导 120
xc^@"
8.5 设置模拟参数 121
~#_~DqbMZ5
8.6 预览介电常数分量 122
,7{|90'V<
8.7 创建输入面 123
}:Z.g
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
O<u=Vz3c~0
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
'jev1u[
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
eYOY
9.2 定义布局设置 130
]\,?u /
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
AdX))xgl
9.4 编辑输入平面 132
z@*E=B1L
9.5 设置模拟参数 134
r- 8Awa
9.6 运行模拟 135
(gt\R}
10 电光调制器 138
u]^s2v
10.1 定义电解质材料 139
:F(4&e