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2021-10-18 11:45 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 &Y,Q>bu m~u|VgD 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。 $ViojW> sDLS*467 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。 \|2tTvW,0 f?%qUD_# 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。 v"u7~Dw#1 yS[z2:! 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。 ~ HK1X %z*29iKlI 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。 m[Z6VHn
WP0 #i~3* 《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 #P(l2 ( },DyU
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Z)mX,=p Gn]d;5P= 目 录 \ V6
1 入门指南 4 ^ED"rMI 1.1 OptiBPM安装及说明 4 0iYP 1.2 OptiBPM简介 5 [ njx7d 1.3 光波导介绍 8 j]pohxn$5 1.4 快速入门 8 3az$:[Und} 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 i"L}!5 2.1 定义MMI耦合器材料 28 Yeqvv
2.2 定义布局设置 29 2;:lK" : 2.3 创建一个MMI耦合器 31 [%)@|^hw91 2.4 插入input plane 35 bxAsV/j 2.5 运行模拟 39 )ZHc$+fU 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 um;:fT+ 3 创建一个单弯曲器件 44 ql^g~b 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Sv7 i! j 3.2 定义布局设置 45 "YJ[$TG 3.3 创建一个弧形波导 46 7))\'\
3.4 插入入射面 49 I*Vt,JYx 3.5 选择输出数据文件 53 ;a|`s 3.6 运行模拟 54 NZ>7dJ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 H+a~o=/cR 4 创建一个MMI星形耦合器 60 *=Doe2(!C 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Pg/T^n& 4.2 定义布局设置 61 !"Qb}g 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 YMT8p\#rp 4.4 插入输入面 62 8O6_iGTBh 4.5 运行模拟 63 {O)YwT$` 4.6 预览最大值 65 *C\(wL 4.7 绘制波导 69 LfEvc2
v=g 4.8 指定输出波导的路径 69 z!$gVWG 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 3:lDL2 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 AH^e]<2- 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 |xh&p( 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 SBTPTb 5.1 定义波导材料 75 Vvyj 5.2 定义布局设置 76 f')c/Yw 5.3 创建波导 76 |zq4* 5 5.4 修改输入平面 77 Sk\n;mL: 5.5 指定波导的路径 78 q +R*Hi 5.6 运行模拟 79 Edw2W8 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ;K_}A4K 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 PL@~Ys0 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 (?\?it- 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ?q_^Rj$ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 pz7H To;p 6.2 定义布局结构 89 icE|.[ 6.3 绘制并定位波导 91 daslaa_A 6.4 生成布局脚本 95 MTb,Kmw<( 6.5 插入和编辑输入面 97 w?*z^y@ 6.6 运行模拟 98 |jT2W
6.7 修改布局脚本 100 _1
pDA 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 l&L,7BX 7 应用预定义扩散过程 104 w9f
_b3 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 5;mRGY 7.2 定义布局设置 106 gWOt]D/ 7.3 设计波导 107 1a$IrQE 7.4 设置模拟参数 108 &vkjmiAS 7.5 运行模拟 110 %X>FVlPm 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 D9BQID$R 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 y<uAp 7.8 添加一个新的轮廓 111 @QdnjXII* 7.9 创建上方的线性波导 112 l4vTU= 8 各向异性BPM 115 %<}<'V0 8.1 定义材料 116 :g2
}C 8.2 创建轮廓 117 NQX>Qh
2 8.3 定义布局设置 118 bb;(gK;F 8.4 创建线性波导 120 6)}B"Qd 8.5 设置模拟参数 121 *}cSE|S% 8.6 预览介电常数分量 122 ?^u^im 8.7 创建输入面 123 OQp, 3M{_ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 &nY;=Hv`WY 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 &gn-Wb? 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 =gjDCx$| 9.2 定义布局设置 130 CqFeF?xd8h 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 c~imE% 9.4 编辑输入平面 132 /=)L_ 9.5 设置模拟参数 134 J;}3t! 9.6 运行模拟 135 gCuAF$o 10 电光调制器 138 "(`2eXRn 10.1 定义电解质材料 139 Bz /@c) 10.2 定义电极材料 140 Gb2L } 10.3 定义轮廓 141 5u$ D/*
Eb 10.4 绘制波导 144 oC*=JJe, 10.5 绘制电极 147 |=6_ xRyr 10.6 静电模拟 149 HYCuK48F[_ 10.7 电光模拟 151 @gY\;[#. 11 折射率(RI)扫描 155 8(f:U@BS 11.1 定义材料和通道 155 kWhr1wR1 11.2 定义布局设置 157 ?9mkRd}c 11.3 绘制线性波导 160 Ez+Z[*C 11.4 插入输入面 160 ''H"^oS 11.5 创建脚本 161 mchJmZ{A 11.6 运行模拟 163 g(Yb^'X/ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 < zOi4v0 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 V'DA[{\* 12.1 定义材料 165 t"vRc4mf 12.2 创建参考轮廓 166 mi,&0xDea 12.3 定义布局设置 166 Ps4 ZFX 12.4 用户自定义轮廓 167 {"S6\%= 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 %lw! e 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 iW%8/$ 13.1 定义材料 173 //f 13.2 创建钛扩散轮廓 173 M.q=p[ 13.3 定义晶圆 174 d0'HDVd 13.4 创建器件 175 LP];x3 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ?K_
'@ 13.6 定义电极区域 178 @7oL#- +4))/`DA 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ~" i0x 13.8 运行模拟 182 r(h`XMsU 13.9 创建脚本 184 ! RW
`3 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 pkgjTXR2b 14.1 理论背景 186 ?jx1R^ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 QDx$==Fo 14.3 生成脚本数据 190 qS|\JG 14.4 导出散射数据 193 ntVS:F 14.5 创建臂 194 Wb}c=hZv 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 zfA
GtT< 14.7 加载两个臂的文件 200
z4X}O
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14.8 在OptiSystem内完成布局 201 8s{?v&p 14.9 连接元件 202 *Hz^K0:8( 14.10 运行模拟 203 r|u MovnV 14.11 创建图以查看结果 204 dG7OqA:9 457\& *)M49a*UD QQ:2987619807 vw,rF`LjZ
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