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2022-12-26 09:11 |
光波导——《OptiBPM入门教程》
前 言 xY)eU;* Zz (qc5o,F 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。 gna!Q #&uajo 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。 E`LaO t ^>07#z 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。 IZdWEbN1 X*#\JF4$i 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 xN$V(ZX4 Q65M(x+oy 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。 %{'[S0 @Z JK,^:tgm 《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 _!|$ i 1c/<2 xO~
上海讯技光电科技有限公司 n[y=DdiKGS }JOz,SQHP 目 录 A##Q>|>) 1 入门指南 4 |
#a{1Z) 1.1 OptiBPM安装及说明 4 p\I3 fI0i 1.2 OptiBPM简介 5 \8*j"@ !H 1.3 光波导介绍 8 [
s/j?/9 1.4 快速入门 8 Y#): 1C1 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 sMAH;'`!Eu 2.1 定义MMI耦合器材料 28 lpd~U 2& 2.2 定义布局设置 29 ;[lLFI 2.3 创建一个MMI耦合器 31 T+0z.E!~I 2.4 插入input plane 35 O>f*D+A- 2.5 运行模拟 39 UCmJQJc 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Gn6\n'r0 3 创建一个单弯曲器件 44 h`Ej>O7m 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ,F!-17_vt 3.2 定义布局设置 45 )2Q0NbDn 3.3 创建一个弧形波导 46 b+RU <qR 3.4 插入入射面 49 U4a8z<l$ 3.5 选择输出数据文件 53 >f9Q&c$R 3.6 运行模拟 54 B~Z61 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 5y='1s[% 4 创建一个MMI星形耦合器 60 _;BNWH 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 = ?/6hB=7< 4.2 定义布局设置 61 [vBP,_Tjx 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 #mM9^LJ 4.4 插入输入面 62 %;_EWs/z8 4.5 运行模拟 63 O d6'bO;G 4.6 预览最大值 65 3?gfDJfE 4.7 绘制波导 69 !}`[s2ji 4.8 指定输出波导的路径 69 $rjm MSxi 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 t
~]'
{[F 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )g&nI<Mh 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 [$>@f{: 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 N>s3tGh 5.1 定义波导材料 75 p&xj7qwp@F 5.2 定义布局设置 76 %"E!E1_Sv 5.3 创建波导 76 qbD_ 5.4 修改输入平面 77 /ml+b8@ 5.5 指定波导的路径 78 rCGKE`H 5.6 运行模拟 79 ca,JQrm 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 2
=>3B 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 }
?+0s=Z 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 I?q-
:9: 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 n68qxD-X 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 <X5V]f 6.2 定义布局结构 89 I#F,
Mb>: 6.3 绘制并定位波导 91 EN>a^B+! 6.4 生成布局脚本 95 T/%k1Hsa4H 6.5 插入和编辑输入面 97 m,4'@jg0 6.6 运行模拟 98 M.$=tuUL 6.7 修改布局脚本 100 >FFp"%% 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 6!U~dt#a 7 应用预定义扩散过程 104 "|WKK} 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 g]b%<DJ 7.2 定义布局设置 106 wqE2n 7.3 设计波导 107 vXSpn71Jb 7.4 设置模拟参数 108 UBuG12U4Y 7.5 运行模拟 110 '7]9q#{su 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 sWq}/!@& 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 lP(<4mdP 7.8 添加一个新的轮廓 111 =*?XZA)c 7.9 创建上方的线性波导 112 a5]]AkvA
8 各向异性BPM 115 v9D[|4 8.1 定义材料 116 ccW{88II7w 8.2 创建轮廓 117 v`jFWq8I, 8.3 定义布局设置 118 -zH-9N*c 8.4 创建线性波导 120 IxWX2yJ] 8.5 设置模拟参数 121 Kna@K$6{w= 8.6 预览介电常数分量 122 (elkk# 8.7 创建输入面 123 MA mjoH 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ;UQ&yj%x 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 XQ Si 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 2ZxZ2?.uJ 9.2 定义布局设置 130 *;
6LX 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 0NSCeq%;6q 9.4 编辑输入平面 132 \7(OFT\u: 9.5 设置模拟参数 134 :y!{=[>M( 9.6 运行模拟 135 $yZP"AsAR 10 电光调制器 138 )B^T7{ 10.1 定义电解质材料 139 y= 1(o3( 10.2 定义电极材料 140 (bogAi3<F 10.3 定义轮廓 141 f./j%R@ 10.4 绘制波导 144 y|#Fu 10.5 绘制电极 147 yA<\?Ps 10.6 静电模拟 149 %G] W Oq=q 10.7 电光模拟 151 rIj B{X{Z 11 折射率(RI)扫描 155 y(r(q 11.1 定义材料和通道 155 LC/%AbM 11.2 定义布局设置 157 B{Lzgw u; 11.3 绘制线性波导 160 4=;`\-7! 11.4 插入输入面 160 qS[nf>" 11.5 创建脚本 161 IkLcL8P^ 11.6 运行模拟 163 }4*~*NoQ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 p:4oA<V 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 `[4{]jX+< 12.1 定义材料 165 T!H }^v 12.2 创建参考轮廓 166 PkdL] !: 12.3 定义布局设置 166 A@ G%*\UZ 12.4 用户自定义轮廓 167 <(o) * Zmo 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 0 !F!Y_ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 X
gA(
D 13.1 定义材料 173 S?(/~Vb% 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Z
uO
7N 13.3 定义晶圆 174 !o`h*G-x 13.4 创建器件 175 yKOC1( ~ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ;[j)g,7{ 13.6 定义电极区域 178 O ;B[ZMV Al}%r85 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 E"Y[k8-:2/ 13.8 运行模拟 182 0qo:M3 13.9 创建脚本 184 p w`YMk 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 -IG@v0_w 14.1 理论背景 186 +@yTcz 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 <SNu`,/I 14.3 生成脚本数据 190 $[*<e~? 14.4 导出散射数据 193 kCU(Hi`Q 14.5 创建臂 194 $+[
v17lF 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 p+1kU1F0 14.7 加载两个臂的文件 200 .|3&lb6 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 HY7#z2L 14.9 连接元件 202 ^/$bd4,z 14.10 运行模拟 203 q{+Pf/M5 14.11 创建图以查看结果 204 #uH%J<U
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