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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。
7;'UC',' Rvf{u8W 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$:2AK{* c8 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 %YF
/=l s/J7z$NEU 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。 @VOegf+N 5M'cOJ 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。 OA9P"* YZOwr72VL 《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 }D)eS |B !~F oy F
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 8'3&z- G.XxlI} 目 录 j?$B@Zk 1 入门指南 4 6?US<<MQ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 txnH~;( 1.2 OptiBPM简介 5 \,p?pL<' 1.3 光波导介绍 8 7u^wO< 1.4 快速入门 8 />9`Mbg[G 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 _O87[F1 2.1 定义MMI耦合器材料 28 <x;g9Z>( 2.2 定义布局设置 29 $$4flfx 2.3 创建一个MMI耦合器 31 !U(S?:hvW 2.4 插入input plane 35 d!&LpODI]* 2.5 运行模拟 39 *1b0IQ$g 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 zn= pm#L 3 创建一个单弯曲器件 44 m^ar:mK@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 3kGg;z6 3.2 定义布局设置 45 g9g ]X 3.3 创建一个弧形波导 46 @g#| srYD 3.4 插入入射面 49 ny^uNIRPR 3.5 选择输出数据文件 53 3bC-B!{;g 3.6 运行模拟 54 RmKbnS$*q 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ~/SLGyu 4 创建一个MMI星形耦合器 60 j/T@-7^0 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 u|ihUE!h 4.2 定义布局设置 61 30Q77,Nsny 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 IWN18aaL? 4.4 插入输入面 62 =r`E%P: 4.5 运行模拟 63 A9DFZZ0 4.6 预览最大值 65 *n@rPr- 4.7 绘制波导 69 &];W#9"Z 4.8 指定输出波导的路径 69 +ZE"pA^C 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 A~?)g!tS< 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 pG*W>F 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 '{JMWNY 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Td^62D; 5.1 定义波导材料 75 =.m/X> 5.2 定义布局设置 76 k-s|gC4 5.3 创建波导 76 D2MIV&pahP 5.4 修改输入平面 77 UiK)m:NU 5.5 指定波导的路径 78 E){ODyk 5.6 运行模拟 79 _Eq,udCso 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 <7ag=IgDy 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 |P9)*~\5 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Vn/FW?d7 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 B~<bc 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 m9D*I1 6.2 定义布局结构 89 @Y9tkJIt 6.3 绘制并定位波导 91 0H'G./8 6.4 生成布局脚本 95 r:U<cLT[9 6.5 插入和编辑输入面 97 ct(euPU 6.6 运行模拟 98 m5?t<H~ 6.7 修改布局脚本 100 ]nxSVKE4p 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 pnv)D}" 7 应用预定义扩散过程 104 G&6`?1k 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 {t'SA]|g 7.2 定义布局设置 106 JkLpoe81 7.3 设计波导 107 KlwBoC/{K 7.4 设置模拟参数 108 !*"#*)S. 7.5 运行模拟 110 !Xq5r8] 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 _t X1z^ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 NPE 4@c_a@ 7.8 添加一个新的轮廓 111 iNL>TVUM 7.9 创建上方的线性波导 112 x+Ly,9nc$ 8 各向异性BPM 115 01%0u8U 8.1 定义材料 116 3?&P^{ 8.2 创建轮廓 117 e&<=+\ul 8.3 定义布局设置 118 [RDY(}P% 8.4 创建线性波导 120 AY9#{c>X 8.5 设置模拟参数 121
|gGD3H 8.6 预览介电常数分量 122 W>u$x=<T 8.7 创建输入面 123
7<5=fYbr 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 B-$ps=G+z 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Fdx4jc13w 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ZzT"u1,& 9.2 定义布局设置 130 *>lXCx 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 soB_j 9.4 编辑输入平面 132 d&DQ8Gm ^ 9.5 设置模拟参数 134 Nqj5, 9*c 9.6 运行模拟 135 |5BvVqn 10 电光调制器 138 clT[?8* 10.1 定义电解质材料 139 5*y6{7FLp 10.2 定义电极材料 140 kh"APxQ79 10.3 定义轮廓 141 AD'c#CT 10.4 绘制波导 144 Qer}eg`R 10.5 绘制电极 147 8/|1FI 10.6 静电模拟 149 :-+j,G9t 10.7 电光模拟 151 7"])Y 11 折射率(RI)扫描 155 (6)X Fp& 11.1 定义材料和通道 155 Q6PMRG}/o 11.2 定义布局设置 157 &:=[\Ws R 11.3 绘制线性波导 160 xI5zP?
_v 11.4 插入输入面 160 ;'4Kg@/ 11.5 创建脚本 161 pG$l
11.6 运行模拟 163 ^QTkre 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 l]5!$N* 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ","to 12.1 定义材料 165 ~=Fp0l)# 12.2 创建参考轮廓 166 HwBJUr91] 12.3 定义布局设置 166 U]iZ3^8VT 12.4 用户自定义轮廓 167 |OBZSk1jp 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 tj" EUqKQ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 K=J">^uW 13.1 定义材料 173 0(|36;x 13.2 创建钛扩散轮廓 173 SiT5QJe 13.3 定义晶圆 174 d((,R@N' 13.4 创建器件 175 ]7%+SH,RdD 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 xcXnd"YYE 13.6 定义电极区域 178 k=.pcDX 8wzQr2: 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 R lmeZy4.
13.8 运行模拟 182 NKu*kL}W= 13.9 创建脚本 184 yxy~N\0 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ]nx5E_j2 14.1 理论背景 186 J<ZG&m362p 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 XCE<].w 14.3 生成脚本数据 190 @Yzb6@g" 14.4 导出散射数据 193 D~f[ R g 14.5 创建臂 194 x^!LA,`j 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 NS^+n4 14.7 加载两个臂的文件 200 ap .L=vn 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 *> 7Zc 14.9 连接元件 202 /cZ-+cu 14.10 运行模拟 203 M{`uI8vD 14.11 创建图以查看结果 204 '<hgc
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