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2023-02-27 08:36 |
《OptiBPM入门教程》
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。 ?R)dxuj JDR_k 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。 %m dtVQ@ !@ ]IJ"\ 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。 ^?H|RAp Dfzj/spFV 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。 @%x2d1FS +@^);b6 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。 v[|W\y@H/3 wHs1ge ( 《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 W;=Ae~ l+ >eb
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 3%5YUG@ 4j=K3m 目 录 AvrvBz[ 1 入门指南 4 .,z6a 1.1 OptiBPM安装及说明 4 1UJ rPM% 1.2 OptiBPM简介 5 XEA5A.uc 1.3 光波导介绍 8 ;<Z6Y3>I8 1.4 快速入门 8 `WXlq#:K 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 TyIjDG6tM 2.1 定义MMI耦合器材料 28 BZ:tVfg. 2.2 定义布局设置 29 {*B0lr` 2.3 创建一个MMI耦合器 31 LWJ ?p-X 2.4 插入input plane 35 R`c[?U 2.5 运行模拟 39 K [DpH& 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 }r@dZBp: 3 创建一个单弯曲器件 44 >-N(o2j3 3.1 定义一个单弯曲器件 44 aA#79LS 3.2 定义布局设置 45 \t=0rFV)t 3.3 创建一个弧形波导 46
"&k(lQ4 3.4 插入入射面 49 seEo)m`d 3.5 选择输出数据文件 53 ) %Fwfb 3.6 运行模拟 54 7xeqs
q 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ecs 0iW-, 4 创建一个MMI星形耦合器 60 )pHlWi|h 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 b v_UroTr 4.2 定义布局设置 61 kd^H}k 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ujxr/8mjV 4.4 插入输入面 62 A811VL^ 4.5 运行模拟 63
Qh&Qsyo% 4.6 预览最大值 65 K2M=)B 4.7 绘制波导 69 *KvD$(ny 4.8 指定输出波导的路径 69 PX|@D_%Y= 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 dW4jkjap 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 oV:oc, 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 b`-|7<s 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ia'z9 5.1 定义波导材料 75 eo9/ 5.2 定义布局设置 76 wv3,%
lN 5.3 创建波导 76 m@Yc&M~ 5.4 修改输入平面 77 6"Fn$ :l? 5.5 指定波导的路径 78 Gf\h7)T\ 5.6 运行模拟 79 @M"gEeI9 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 t6nRg 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 -n05Z@7 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 -Ty~lZ)TDT 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 p?Azn>qBa 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 EB*sd S 6.2 定义布局结构 89 z/{X{+Z 6.3 绘制并定位波导 91 e7U\gtZ. 6.4 生成布局脚本 95 %)r ~GCd 6.5 插入和编辑输入面 97 hU#e\L 7 6.6 运行模拟 98 Kb?{^\FiU 6.7 修改布局脚本 100 @[3c1B6K 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 hX{,P:d=f 7 应用预定义扩散过程 104 &+2l#3} 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 3^y(@XFt 7.2 定义布局设置 106 T-%=tY+- 7.3 设计波导 107 }9S}?R 7.4 设置模拟参数 108 Q>%n&;: 7.5 运行模拟 110 Q|AZv>'! 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 4qie&:4j 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 uatUo 7.8 添加一个新的轮廓 111 -)}s{[]d6m 7.9 创建上方的线性波导 112 P'Rw/co 8 各向异性BPM 115 1Nt
&+o 8.1 定义材料 116 Ki;SONSV~| 8.2 创建轮廓 117 E]`7_dG+T 8.3 定义布局设置 118 ?mg@z q8 8.4 创建线性波导 120 "Q.* 8.5 设置模拟参数 121 ^AP8T8v 8.6 预览介电常数分量 122 {zFME41>g 8.7 创建输入面 123 SB\%"nnV 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 MoIh=rw 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 !&VfOx:PN 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 AYbO~_a\N 9.2 定义布局设置 130 Py)ZHML 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 sT\:** 9.4 编辑输入平面 132 [r/zBF-. 9.5 设置模拟参数 134 T`EV
uRJ 9.6 运行模拟 135 `$T$483/ 10 电光调制器 138 7{|QkTg C 10.1 定义电解质材料 139 /}? 7Eni 10.2 定义电极材料 140 !a@)6or 10.3 定义轮廓 141 $`F9e5}G 10.4 绘制波导 144 kTvM,< 10.5 绘制电极 147 ~Bzzu %S 10.6 静电模拟 149 IP62|~Ap 10.7 电光模拟 151 ]Ox5F@ 11 折射率(RI)扫描 155 Wgwd?@uK 11.1 定义材料和通道 155 z]G|)16
11.2 定义布局设置 157 Jxe+LG 11.3 绘制线性波导 160 W$c@C02< 11.4 插入输入面 160 A'|!O:s
11.5 创建脚本 161 W7>2&$ 11.6 运行模拟 163 3'4+3Xo 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 4V,.Oi 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 S0,\{j 12.1 定义材料 165 @5%&wC 12.2 创建参考轮廓 166 {OU|' 12.3 定义布局设置 166 {D+mr[ % 12.4 用户自定义轮廓 167 bNea5u## 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 YlHP:ZW-cu 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 tEhg',2t( 13.1 定义材料 173 `%C -7D'? 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ||$&o!;/L 13.3 定义晶圆 174 Wc3z7xK1@ 13.4 创建器件 175 ;5Sdx5`_ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 }s}g}t8v- 13.6 定义电极区域 178 '0+* q-F
K=r 5 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 pO`KtagL 13.8 运行模拟 182 @+u>rS|IB 13.9 创建脚本 184 C 0w+
j 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 /A=w`[< 14.1 理论背景 186 r"7n2 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Kgbm/L0XR* 14.3 生成脚本数据 190 Luq4q95] 14.4 导出散射数据 193 xnP!P2 14.5 创建臂 194 -pC8 L< 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ;5[KZ8j6Y 14.7 加载两个臂的文件 200 %By Pwu:f 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 uw)7N(os\` 14.9 连接元件 202 [0H0%z#tU& 14.10 运行模拟 203 .Mt3ec< 14.11 创建图以查看结果 204 '%Ng lC[J
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