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infotek 2021-10-18 11:45

《OptiBPM入门教程》

前  言 f*o  
z{rV|vQ  
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。 Dp([r  
DhyR  
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。 x6UXd~ L e  
( s3k2Z  
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。 zZ=SAjT QP  
3a?-UT!  
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。 A & iv  
.4+R ac  
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。 d?fS#Ryb  
#r'MfTr  
《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 Q@W/~~N  
2RkW/) A9  
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ` 2W^Ui,4  
tMxd e+ $y  
目 录
3`^@ymY  
1 入门指南 4 <fUo@]Lv  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 \Bo%2O%4  
1.2 OptiBPM简介 5 ;'7(gAE  
1.3 光波导介绍 8 T*x2+(r  
1.4 快速入门 8 aK_5@8+ZD  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 VQ9A/DH/  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 Hl$W+e|tj  
2.2 定义布局设置 29 ) D@j6r  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 AP&//b,^M  
2.4 插入input plane 35 {kpF etXt?  
2.5 运行模拟 39 #PkuCWm6  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 S1QMS  
3 创建一个单弯曲器件 44 N'`X:7fN  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 b84l`J  
3.2 定义布局设置 45 P<PZ4hNx  
3.3 创建一个弧形波导 46 cC/h7o dY  
3.4 插入入射面 49 981-[ga `Y  
3.5 选择输出数据文件 53 b$_81i  
3.6 运行模拟 54 e5' I W__  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 4aXIRu%#7  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 &QHJ%c  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 I  C  
4.2 定义布局设置 61 !d72f8@9  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 d[a(u WEl  
4.4 插入输入面 62 pfN(Ae Pt  
4.5 运行模拟 63 x92^0cMf  
4.6 预览最大值 65 6 s=VU\  
4.7 绘制波导 69 %f]#P8V P  
4.8 指定输出波导的路径 69 1VJ${\H]  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^ij0<*ca9  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 oIhKMQ;jh  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 K\K& K~Z  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 8 .%0JJ.3  
5.1 定义波导材料 75 <,} h8;Fr  
5.2 定义布局设置 76 c1f"z1Z  
5.3 创建波导 76 <],{at` v  
5.4 修改输入平面 77 cH5i420;aO  
5.5 指定波导的路径 78 *ID=X!v  
5.6 运行模拟 79 :;{M0  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 7+HK_wNi  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 T[\1=h]  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 q`<vY'&1  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 <%)vl P#@  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 yv,FzF}7  
6.2 定义布局结构 89 ]C \+b <  
6.3 绘制并定位波导 91 M$K%e  
6.4 生成布局脚本 95 noWF0+ %  
6.5 插入和编辑输入面 97 KF rsXf  
6.6 运行模拟 98 +CSpL2@  
6.7 修改布局脚本 100 F6\{gQ<E  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 aXe&c^AR  
7 应用预定义扩散过程 104 OUBGbld  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 2`=jKt  
7.2 定义布局设置 106 rq%]CsRY5  
7.3 设计波导 107 gFaZ ._  
7.4 设置模拟参数 108 | eBwcC#^  
7.5 运行模拟 110 u&zY>'}zm  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 *6}M.`.-  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 MLDzWZ~}ef  
7.8 添加一个新的轮廓 111 63fYX"  
7.9 创建上方的线性波导 112 VX)8 pV$  
8 各向异性BPM 115 U^PXpNQ'  
8.1 定义材料 116 'cO8& |  
8.2 创建轮廓 117 [:X@|,1V!L  
8.3 定义布局设置 118 -@N-i$!;J  
8.4 创建线性波导 120 F.vRs|fk  
8.5 设置模拟参数 121 w.m8SvS&b  
8.6 预览介电常数分量 122 ^Om}9rXw1  
8.7 创建输入面 123 Zl>SeTjB-  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 I}8e"#  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 lSX1|,B7:]  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 %vmd2}dA  
9.2 定义布局设置 130 XM]m%I  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 B}"R@;N  
9.4 编辑输入平面 132 >G`p T#  
9.5 设置模拟参数 134 Y:\msq1xp  
9.6 运行模拟 135 LW1 4 'A}  
10 电光调制器 138 o#m31* o  
10.1 定义电解质材料 139 ";/]rwHa)  
10.2 定义电极材料 140 H!;N0",]N  
10.3 定义轮廓 141 d@3DsE.{i  
10.4 绘制波导 144 O=Su E/q  
10.5 绘制电极 147 jF6_yw  
10.6 静电模拟 149 x;vfmgty  
10.7 电光模拟 151 F,_L}  
11 折射率(RI)扫描 155 G$C2?|V)=  
11.1 定义材料和通道 155 %FjUtB  
11.2 定义布局设置 157 ~n 'A1  
11.3 绘制线性波导 160 4?pb!@l  
11.4 插入输入面 160  ai 4k?  
11.5 创建脚本 161 Cd'D ~'=  
11.6 运行模拟 163 KM&P5}  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 }IygU 6{G  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 'n|U   
12.1 定义材料 165 \;7U:Y$v  
12.2 创建参考轮廓 166 *f+s  
12.3 定义布局设置 166 vP{i+s18B  
12.4 用户自定义轮廓 167 . X!!dx1<  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ed'[_T}T3t  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 gJ l^K  
13.1 定义材料 173 Z `F[0-  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 Luao?;|U  
13.3 定义晶圆 174 A"*=K;u/|m  
13.4 创建器件 175 FG${w.e<  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 C^q|(G)  
13.6 定义电极区域 178 O>)eir7  
uyX % &r  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 AE~zm tW  
13.8 运行模拟 182 i[z 2'tx4  
13.9 创建脚本 184 I[E 6N2  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 nWK8.&{.  
14.1 理论背景 186 *<\ `"C;  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 P#TPI*qw  
14.3 生成脚本数据 190 ?;tPqOs&  
14.4 导出散射数据 193 &A s>Y,y  
14.5 创建臂 194 &r[f ;|o  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 HQ+{9Z8 ?5  
14.7 加载两个臂的文件 200 t'K+)OK  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ij]UAJ}t  
14.9 连接元件 202 'bbw0aB4  
14.10 运行模拟 203 bZ`#;D<  
14.11 创建图以查看结果 204  r(^00hvH  
DVd8Ix<  
.]>Tj^1  
QQ:2987619807
hT%fM3|,e  
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