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2021-10-18 11:45 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 7]~|dc( ?b93! Q1 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。 @ZrNV*&< `wr*@/P 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。 j?g#8L;W\w w,_LC)9 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,l*=< <fA}_BH%] 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。 3+q-yP#X }*O8]lG 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。 UMT}2d% ZI8@ 6 L\ 《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 (+<66
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 px(~ZZB"
kKY,&Fn- 目 录 xMa9o 1 入门指南 4 J)|I/8!# 1.1 OptiBPM安装及说明 4 hS>=pO+y 1.2 OptiBPM简介 5 &JD^\+7U: 1.3 光波导介绍 8 +_QcLuV, 1.4 快速入门 8 5 PP^w~n 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 7]i6 Gk
2.1 定义MMI耦合器材料 28 1]vDM&9 2.2 定义布局设置 29 xsN OjHk 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Vup|*d2r0E 2.4 插入input plane 35 :LC3>x`: 2.5 运行模拟 39 f zL5C2d 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 1/6}E]-F 3 创建一个单弯曲器件 44 WP=uHg 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Og?GYe^_ 3.2 定义布局设置 45 ,]y_[]636 3.3 创建一个弧形波导 46 /zr)9LQY0 3.4 插入入射面 49 0}|%pmY` 3.5 选择输出数据文件 53 '(ZT}N 3.6 运行模拟 54 *i!t&s 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 2L51H( 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ps:E(\ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 DJqJ6 z:' 4.2 定义布局设置 61 sE!g!ht 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 V
'fri/Z 4.4 插入输入面 62 gv i!|!M= 4.5 运行模拟 63 "v0SvV<7 4.6 预览最大值 65 |CQ0{1R1 4.7 绘制波导 69 :"b :uQ 4.8 指定输出波导的路径 69 ,DEcCHr, 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 '+'h^ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Der'45]*^ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ic l]H 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 a=v H:D 5.1 定义波导材料 75 i CB:p 5.2 定义布局设置 76 Lf%}\0: 5.3 创建波导 76 mHJGpJ=a- 5.4 修改输入平面 77 /;!I.|j 5.5 指定波导的路径 78 g`tV^b") 5.6 运行模拟 79 AVfF<E/ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ->7zVAX 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 'q RQO(9&m 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 q!~DCv df 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 \MPbG$ ^ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Y^;izM} 6.2 定义布局结构 89 #B#xSmak 6.3 绘制并定位波导 91 q|r*4={^!* 6.4 生成布局脚本 95 ~&+ a.@T 6.5 插入和编辑输入面 97 9E0x\%2K 6.6 运行模拟 98 !|- U, 6.7 修改布局脚本 100 z2!4w +2 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 v!$?;"d+ 7 应用预定义扩散过程 104 @Pi]kWW}) 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 mAJ'>^`^ 7.2 定义布局设置 106 H$pgzNL 7.3 设计波导 107 L]&y[/\E1 7.4 设置模拟参数 108 ?{5}3abB` 7.5 运行模拟 110 lvNi/jk 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 4gWlSm) 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Q/*|ADoq 7.8 添加一个新的轮廓 111 e~cg
(. 7.9 创建上方的线性波导 112 U6y`:G;. 8 各向异性BPM 115 -(ST 8.1 定义材料 116 `U>2H4P 8.2 创建轮廓 117 BQ70<m2D$ 8.3 定义布局设置 118 wjgF e] 8.4 创建线性波导 120 ]!a?Lr 8.5 设置模拟参数 121 SZ7; }
r8 8.6 预览介电常数分量 122 (A=Z,ed 8.7 创建输入面 123 D(&WEmm\B 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 t~) g)=> 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 S_RP&+!7 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 U3 UA 9.2 定义布局设置 130
:Gx5vo 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 uY/CiTWr 9.4 编辑输入平面 132 -w5sXnS 9.5 设置模拟参数 134 !@y/{~Gu 9.6 运行模拟 135 3TS:H1n 10 电光调制器 138 acQHqR 10.1 定义电解质材料 139 \C$cbI=;+ 10.2 定义电极材料 140 eV}H 10.3 定义轮廓 141 ?du*ITim 10.4 绘制波导 144 h(4\k?C5 10.5 绘制电极 147 ~ tN/ 10.6 静电模拟 149 dxtG3 10.7 电光模拟 151 +4rd
N\. 11 折射率(RI)扫描 155 |L:X$oM 11.1 定义材料和通道 155 O'3/21)|y 11.2 定义布局设置 157 (NJ.\m 11.3 绘制线性波导 160 }m7$,'C%P 11.4 插入输入面 160 ^D9w=f#a 11.5 创建脚本 161 0[N1SY\lj 11.6 运行模拟 163 `~41>mM% 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 wrK@1F9! 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1rLxF{, 12.1 定义材料 165 K]|hkp& 12.2 创建参考轮廓 166 0<fQjXn 12.3 定义布局设置 166 fE3%$M[V7 12.4 用户自定义轮廓 167 &n0Ag]$P 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 @l5GBsLK 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 >$=l;jO`n 13.1 定义材料 173 tAujm*|& 13.2 创建钛扩散轮廓 173 }_@p`>|)rB 13.3 定义晶圆 174 pr,1pqiAf 13.4 创建器件 175 yMD0Tj5ZQ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 -7%dgY( 13.6 定义电极区域 178 HMmVfGp] iWW
>]3Q 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 T,PN6d 13.8 运行模拟 182 g@Y]$ey%A 13.9 创建脚本 184 D>Rlm,U 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 G-sQL'L[U 14.1 理论背景 186 b' ~WS4xlD 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 \%V !&
!' 14.3 生成脚本数据 190
&Mt0Qa[ 14.4 导出散射数据 193 q]SH'Wd 14.5 创建臂 194 ltNY8xrdGN 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 :()K2<E 14.7 加载两个臂的文件 200 |)*!&\Ch 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Ol|fdQ 14.9 连接元件 202 C#3&,G W 14.10 运行模拟 203 X;#Ni}af 14.11 创建图以查看结果 204 ocp :
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