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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。 ,xI
FF-[0 >["X(%&w 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。 d}Xb8SaE%c c"lblt5 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。 "6q@}sz! l/-qVAd!q 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。 = P$Q;d zS*vKyye> 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 {5Sy=Y %E2V$l0 《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 }'`}| pM$ |.;*,bb|3
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 [\-)c[/ %l[]n;*$ 目 录 MSE0z!t 1 入门指南 4 moRo>bvN~ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 GBY{O2!3u 1.2 OptiBPM简介 5 9AJ"C7 1.3 光波导介绍 8 V3(8?Fz. 1.4 快速入门 8 !v.
<H]s) 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 W.BX6 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ?Ta<.j 2.2 定义布局设置 29 |7QSr!{_ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 CsEU:v 2.4 插入input plane 35 *Hz]<b? 2.5 运行模拟 39 EY^?@D_< 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 %UlgG1?A 3 创建一个单弯曲器件 44 {q! :t0X.Y 3.1 定义一个单弯曲器件 44 -"rANP-UI 3.2 定义布局设置 45 nK}-^Ur 3.3 创建一个弧形波导 46 .uSVZqJ7 3.4 插入入射面 49 XT?wCb41R 3.5 选择输出数据文件 53 sQ.t3a3m 3.6 运行模拟 54 P*n/qj8h 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 t;`ULp~& 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ~r_2V$sC2 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 kD(#LM<9s 4.2 定义布局设置 61 .}Eckqkp 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Ibg~.>.u{ 4.4 插入输入面 62 "}vxHN# 4.5 运行模拟 63 3L36
2 4.6 预览最大值 65 iJ`zWpj+{Q 4.7 绘制波导 69 "RTv[n! 4.8 指定输出波导的路径 69 zkquXzlgB 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 3$S~!fh 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 wI;sZJc 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 %aV~RB# 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 izzX$O[=: 5.1 定义波导材料 75 TKQ^D 5.2 定义布局设置 76 OF2W UcQ 5.3 创建波导 76 ^B1$|C
D, 5.4 修改输入平面 77 Z/T(4 5.5 指定波导的路径 78 ?aI.Z+# 5.6 运行模拟 79 yb,X
}"Et 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 'uF75C 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 O`5h jq# 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 eV~"T2!Sb 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 yy+:x/(N[ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 t)= dKC 6.2 定义布局结构 89 \_YDSmjy 6.3 绘制并定位波导 91 IJVzF1vC 6.4 生成布局脚本 95 jYvl-2A' 6.5 插入和编辑输入面 97 G;d3.ml/aZ 6.6 运行模拟 98 SSq4KFO1 6.7 修改布局脚本 100 1 e]D=2y 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 M|Nh(kvH 7 应用预定义扩散过程 104 |o+*Iy) 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 zXU
g( xu 7.2 定义布局设置 106 jz]}%O 7.3 设计波导 107 "
%qr*| 7.4 设置模拟参数 108 B]vR=F}* 7.5 运行模拟 110 ioEjbqD< 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 _8!x 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 v*&jA8D 7.8 添加一个新的轮廓 111 M6bM`wHH> 7.9 创建上方的线性波导 112 -+M360 8 各向异性BPM 115 /]U;7) 8.1 定义材料 116 IRueq @4 8.2 创建轮廓 117 !zvOCAb, 8.3 定义布局设置 118 D/JSIDd 8.4 创建线性波导 120 )8oN$20 8.5 设置模拟参数 121 z;y{QO 8.6 预览介电常数分量 122 !Z
0U_*& 8.7 创建输入面 123 O=*, 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 xcn~KF8 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 >rJ**y 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 00{a}@n 9.2 定义布局设置 130 lHDZfwJ&C1 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 \.}ZvM$ 9.4 编辑输入平面 132 u!&T}i: 9.5 设置模拟参数 134 \I-e{'h 9.6 运行模拟 135 a+\<2NXYD 10 电光调制器 138 cTS.yN({G 10.1 定义电解质材料 139 N{~P}Sw 10.2 定义电极材料 140 Qc)i?Z'6 10.3 定义轮廓 141 TLp2a<Iy 10.4 绘制波导 144 wy
.96 10.5 绘制电极 147 }2;iIw` 10.6 静电模拟 149 /]_|uN)Q 10.7 电光模拟 151 ^y qRa& 11 折射率(RI)扫描 155 /zb/am1# 11.1 定义材料和通道 155 *W2)!C| 11.2 定义布局设置 157 `/'p1?Z" 11.3 绘制线性波导 160 {I0U 4] 11.4 插入输入面 160 F'sX ^/; 11.5 创建脚本 161 L6DYunh}^N 11.6 运行模拟 163 3;VH'hh_ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 a!/\:4-uc 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 dP(.l}O 12.1 定义材料 165 JN4gH4ez) 12.2 创建参考轮廓 166 JqZt1um 12.3 定义布局设置 166 d(TN(6g@ 12.4 用户自定义轮廓 167 L\UGC%]9 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 }A,!|m4 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Yj*T'<e 13.1 定义材料 173 </D.}ia 13.2 创建钛扩散轮廓 173 c*. 13.3 定义晶圆 174 U._fb= 13.4 创建器件 175 dNNXMQ0" 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 leb/D>y 13.6 定义电极区域 178 {9-9!jN{" 4w=v
/WDo 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 sve} ent 13.8 运行模拟 182 {:*G/*1[. 13.9 创建脚本 184 [ 5!}+8]W 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 U~)5 { 14.1 理论背景 186 pe0ax-Zv 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 HcJ!( 14.3 生成脚本数据 190 T#i;=NP" 14.4 导出散射数据 193 k ,ldi 14.5 创建臂 194 .?5
~zK 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 mRRZ/m?A( 14.7 加载两个臂的文件 200 F-rhxJd 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 u"(NN9s 14.9 连接元件 202 hnB`+! 14.10 运行模拟 203 !-^oU" 14.11 创建图以查看结果 204 *]NfT}}
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