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infotek 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 _!|$i  
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上海讯技光电科技有限公司
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目 录
A##Q>|>)  
1 入门指南 4 | #a{1Z)  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 p\I3fI0i  
1.2 OptiBPM简介 5 \8*j"@ !H  
1.3 光波导介绍 8 [ s/j?/9  
1.4 快速入门 8 Y#):1C1  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 sMAH;'`!Eu  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 lp d~U2&  
2.2 定义布局设置 29 ;[lLFI  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 T+0z.E!~I  
2.4 插入input plane 35 O>f*D+A-  
2.5 运行模拟 39 UCmJQJc  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Gn6\n'r0  
3 创建一个单弯曲器件 44 h`Ej>O7m  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ,F!-17_vt  
3.2 定义布局设置 45 )2Q0NbDn  
3.3 创建一个弧形波导 46 b+RU <qR  
3.4 插入入射面 49 U4a8z<l$  
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]WOq=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 7 N  
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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