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2021-10-18 11:45 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 -kzg(+sm n(Ry~Xu_ 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。 Vjr}"K$Y FOX0 OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 Ng1[y4R} d1d:5b 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 3W?H^1t 5|oi*b 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ]LSlo593 k=5v
J72U 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 mDIN%/S' 'jU ;.vZex 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 %0eVm
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 T4"*w 0J9Ub
目 录 'Z^KpW 1 入门指南 4 &uu69)u 1.1 OptiBPM安装及说明 4 A)o%\j 1.2 OptiBPM简介 5 0kld77tn
2 1.3 光波导介绍 8 >zcp(M98 1.4 快速入门 8 ^g N?Io 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 .^?Z3iA", 2.1 定义MMI耦合器材料 28 T9Pu V 2.2 定义布局设置 29 !X/O1PM| 2.3 创建一个MMI耦合器 31 |K$EULzz 2.4 插入input plane 35 @?<1~/sfL 2.5 运行模拟 39 >]l7AZ:, 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 2lBfc 3 创建一个单弯曲器件 44 a/p
/< 3.1 定义一个单弯曲器件 44 w<=-n;2 3.2 定义布局设置 45 j2,w1f}T 3.3 创建一个弧形波导 46 *Y9' tHI 3.4 插入入射面 49 UNKXfe(X9 3.5 选择输出数据文件 53 ~px)Jd 3.6 运行模拟 54 W q>qso 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Je;HAhL 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ?O#,|\v?] 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 C2Af$7c 4.2 定义布局设置 61 E@^mlUf 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 a6.0$' 4.4 插入输入面 62 '9q:gFO 4.5 运行模拟 63 yM*<BV 4.6 预览最大值 65 \dc*!Es 4.7 绘制波导 69 AoN|&o 4.8 指定输出波导的路径 69 ]5i]2r1 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 5Lm<3:7Q+ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 M/a5o|>8 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 7
`& NB] 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 )qV&sru.$ 5.1 定义波导材料 75 8qQrJFm|3* 5.2 定义布局设置 76 S.A|(?x 5.3 创建波导 76 %W]"JwRu 5.4 修改输入平面 77 QDJ:LJz\ 5.5 指定波导的路径 78 [i)G:8U 5.6 运行模拟 79 /2e,,)4g 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 s~MCt|a 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ?{*/VJl$ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 uNRT@@oCq 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 >4eZ%</D5 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 piKR*|F 6.2 定义布局结构 89 Pi:=0,"XOp 6.3 绘制并定位波导 91 B(|dT66K 6.4 生成布局脚本 95 8ORr 6.5 插入和编辑输入面 97 2w? 5vSv 6.6 运行模拟 98 \Z ms 6.7 修改布局脚本 100 ~`Xu6+1o 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 0I@Cx{$ 7 应用预定义扩散过程 104 JPfE`NZ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 8|iMD1 7.2 定义布局设置 106 bv8GJ # 7.3 设计波导 107 X-=J7G`\h# 7.4 设置模拟参数 108 o@g/,V $ 7.5 运行模拟 110 hz_F^gF 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 $*i"rlJC 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 5!)_"u3 7.8 添加一个新的轮廓 111 bZsg7[: C 7.9 创建上方的线性波导 112 [O"8Tzr 8 各向异性BPM 115 <FFaaGiE> 8.1 定义材料 116 ]w[T_4l 8.2 创建轮廓 117 mrz@Y0mgL 8.3 定义布局设置 118 ;NzS;C' 8.4 创建线性波导 120 M~&X?/8 8.5 设置模拟参数 121 }8cX0mZ1j 8.6 预览介电常数分量 122 PofHe 8.7 创建输入面 123 .JkF{&=B 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 +O,h<*y 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 qEbzF#a-: 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 >ey-j\_v 9.2 定义布局设置 130 Du2v,n5@ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 @UidQX"b 9.4 编辑输入平面 132 v
lsS 9.5 设置模拟参数 134 kGX;x}q 9.6 运行模拟 135 L7lRh=D 10 电光调制器 138 f:-dw6a=s 10.1 定义电解质材料 139 P7iU_CgyW 10.2 定义电极材料 140 Z*rA~`@K6 10.3 定义轮廓 141 ;c_pa0L 10.4 绘制波导 144 W^^}-9 10.5 绘制电极 147 GxIw4m9 10.6 静电模拟 149 TGJ\f 10.7 电光模拟 151 @.fyOyOC 11 折射率(RI)扫描 155 1#3 Qa{i 11.1 定义材料和通道 155 S(f V ,;Z 11.2 定义布局设置 157 =
5E:C P 11.3 绘制线性波导 160 $ (gR^L 11.4 插入输入面 160 ~t~5ctJ@ 11.5 创建脚本 161 PNbs7f 11.6 运行模拟 163 !7K-Kqn 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ~?c}=XL- 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #`0iN+qh 12.1 定义材料 165 P00pSRQHD 12.2 创建参考轮廓 166 3[jk}2R';p 12.3 定义布局设置 166 :tA|g 12.4 用户自定义轮廓 167 O<x53MN^ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 UT9=S21 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 69v[*InSd 13.1 定义材料 173 plY`lqm 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Ht'jm ( 13.3 定义晶圆 174 ",ic"
~ 13.4 创建器件 175 M\s^>7es 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 X; gN[ 13.6 定义电极区域 178 dIo|i,- 4D/mm(2d$ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 kPVP+}cA 13.8 运行模拟 182 LQMVC^G 13.9 创建脚本 184 2,>q(M6,EA 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 R<!WW9IM 14.1 理论背景 186 z^f-MgWG 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 KcB?[ 14.3 生成脚本数据 190 n]B)\D+V^ 14.4 导出散射数据 193 uxto:6),P< 14.5 创建臂 194 '7F`qL\/#( 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 QsmG(1= 14.7 加载两个臂的文件 200 iDO~G($C 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 y^ C;?B< 14.9 连接元件 202 b'N"?W^YQ 14.10 运行模拟 203 ,
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pN 14.11 创建图以查看结果 204 N[}XLhbt azB~>#H~ n#N<zC/ QQ:2987619807 F|V co]"S1
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