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infotek 2022-12-26 09:11

光波导——《OptiBPM入门教程》

前  言 VlW#_.  
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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。 8D]:>[|E  
GypZ!)1  
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。 (^GVy=  
lJ]r %YlF  
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。 1"46O Cu{  
&_FNDJ>MCk  
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。 Z+ubc"MVb  
)gdv!  
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。 *ggTTHy  
bHlG(1uf  
《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 Wu)ATs}  
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上海讯技光电科技有限公司
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目 录
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1 入门指南 4 20m6-rkI<}  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 sBuJK'  
1.2 OptiBPM简介 5 vl$! To9R"  
1.3 光波导介绍 8 z.1 6%@R  
1.4 快速入门 8 vy/U""w`  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 >`*iM  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ;a!o$y  
2.2 定义布局设置 29 @RotJl/>  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ub6\m=Y7  
2.4 插入input plane 35 =1^a/  
2.5 运行模拟 39 .G+}Kn9!  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ^7q=E@[e  
3 创建一个单弯曲器件 44 $n `Zvl2  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 FcIH<_r  
3.2 定义布局设置 45 m6V1m0M  
3.3 创建一个弧形波导 46 3DK^S2\zBm  
3.4 插入入射面 49 V2es.I  
3.5 选择输出数据文件 53 80$P35Q"  
3.6 运行模拟 54 ;]fpdu{  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 DjOFfD\MF  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 yWIieztp  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 y- k?_$ M  
4.2 定义布局设置 61 )xQxc.  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 J'9&dt  
4.4 插入输入面 62 GQqw(2Ub}  
4.5 运行模拟 63 fLI@;*hL0  
4.6 预览最大值 65 /6{`6(p  
4.7 绘制波导 69 X2@mQ&n  
4.8 指定输出波导的路径 69 9?D7"P+  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 d1e'!y}R5  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )I]E%ut{4,  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 'G(N,vu[@  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 :&yRvu  
5.1 定义波导材料 75 ,b>cy&ut  
5.2 定义布局设置 76 ~b\7 qx_a9  
5.3 创建波导 76 `m<="No  
5.4 修改输入平面 77 >&^w\"'  
5.5 指定波导的路径 78 {\|? {8f  
5.6 运行模拟 79 hD<z^j+  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 b("CvD8  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 gbpm::  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 n!Y.?mU6  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 md$[Bs9  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ]kb%l"&  
6.2 定义布局结构 89 ^'EEry  
6.3 绘制并定位波导 91 TG?;o/  
6.4 生成布局脚本 95 ?; )(O2p  
6.5 插入和编辑输入面 97 /<:9NP'^  
6.6 运行模拟 98 gEKJrAA  
6.7 修改布局脚本 100 WY 2b  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 gY0*u+LF  
7 应用预定义扩散过程 104 ccD+o$7LT  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 `m2F.^qrr  
7.2 定义布局设置 106 JS(KCY9  
7.3 设计波导 107 5mSXf"R^  
7.4 设置模拟参数 108 w2{k0MW  
7.5 运行模拟 110 1<\cMY6  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 yWzvE:!)  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 u"T5m  
7.8 添加一个新的轮廓 111 PNc200`v4_  
7.9 创建上方的线性波导 112 ^|\ *i  
8 各向异性BPM 115 fvit+  
8.1 定义材料 116 ] {NY;|&I'  
8.2 创建轮廓 117 AL|fL  
8.3 定义布局设置 118 d0-}Xl  
8.4 创建线性波导 120 }d.R=A9L  
8.5 设置模拟参数 121 ?9?0M A<[i  
8.6 预览介电常数分量 122 ~Ag !wj  
8.7 创建输入面 123 *3"C"4S  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 D%^EG8i n.  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 M8juab%y  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 {g/\5Z\b  
9.2 定义布局设置 130 <R3S{ ty  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 "#4PU5.  
9.4 编辑输入平面 132 I*lq0&  
9.5 设置模拟参数 134 bO2$0!=I  
9.6 运行模拟 135 EiJSLL  
10 电光调制器 138 9,y&?GLP  
10.1 定义电解质材料 139 f[|xp?ef  
10.2 定义电极材料 140 d=>5%$:v  
10.3 定义轮廓 141 :hMuxHr  
10.4 绘制波导 144 |qI_9#M\(  
10.5 绘制电极 147 ;7m>40W  
10.6 静电模拟 149 &q":o 'q  
10.7 电光模拟 151 #G*z{BRQ  
11 折射率(RI)扫描 155 $u3N ',&  
11.1 定义材料和通道 155 i}wu+<Mk  
11.2 定义布局设置 157 PFPfLxna  
11.3 绘制线性波导 160 #h r!7Kc;N  
11.4 插入输入面 160 +,|-4U@dl  
11.5 创建脚本 161 k.lnG5e  
11.6 运行模拟 163 c7iu[vE'+  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 u8?ceM^r  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 x(S 064  
12.1 定义材料 165 ~!:F'}bj  
12.2 创建参考轮廓 166 t#P)KcWOt  
12.3 定义布局设置 166 x7NxHTL  
12.4 用户自定义轮廓 167 ;Rnb^t6Z  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 CS"p[-0  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 tS!~> X  
13.1 定义材料 173 ,/d-o;W  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 <|2_1[,sl  
13.3 定义晶圆 174 -9aht}Z  
13.4 创建器件 175 `E|IMUB~  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 +i)1 jX<  
13.6 定义电极区域 178 S>"dUM  
|Zt=8}di  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 XD|&{/O  
13.8 运行模拟 182 Xp{gh@#dr  
13.9 创建脚本 184 f ~Fus  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ;<MaCtDt  
14.1 理论背景 186 u*9C(je  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 P{}Oe *9"  
14.3 生成脚本数据 190 |Pj _L`G  
14.4 导出散射数据 193 -Z;:_"&9  
14.5 创建臂 194 W:) M}}&H  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 )E4COw+  
14.7 加载两个臂的文件 200 .7kVC  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 r} ,|kb  
14.9 连接元件 202 D:F!;n9  
14.10 运行模拟 203 >Y \4 v}-  
14.11 创建图以查看结果 204
R 7{ rY  
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