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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。 GZWU=TC2{2 zVyMmw\ 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。 Sahz*f LZH~VkK@m} 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。 N83c+vs%c Hx#1TqC/ 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。 %v)O!HC} f1,VbuS9I 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。 ^e\H V4s 7X`]}z4g 《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 [Lal_}m? !M@jW[s
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Jy?; < My<.^~ 目 录 1 3K|=6si 1 入门指南 4 n5>OZ3 E@ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 5u=>~yK+ 1.2 OptiBPM简介 5 _{&bmE 1.3 光波导介绍 8
WiiAIv& 1.4 快速入门 8 v@ifB I 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 DA_}pS" 2.1 定义MMI耦合器材料 28 </]a`h] 2.2 定义布局设置 29 %i5tf;x6i 2.3 创建一个MMI耦合器 31 TY;%nT 2.4 插入input plane 35 7&&3@96<*# 2.5 运行模拟 39 i[/`9 AK 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 }?^]-`b 3 创建一个单弯曲器件 44 4@r76v}{ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 +;/ s0 3.2 定义布局设置 45 {R8)DK
3.3 创建一个弧形波导 46 Z;~ 7L*| 3.4 插入入射面 49 !xvAy3 3.5 选择输出数据文件 53 OF/hD2V 3.6 运行模拟 54 O;+
sAt 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 {4eI}p< 4 创建一个MMI星形耦合器 60 D6,Ol4d 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Qv6-,6< 4.2 定义布局设置 61 i5cK5MaD 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 _E2W%N 4.4 插入输入面 62 #
11<=3Yj 4.5 运行模拟 63 L<k(stx~ 4.6 预览最大值 65 EGVS8YP>h 4.7 绘制波导 69 >u+%H
vzc 4.8 指定输出波导的路径 69 QjOY1Xze 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 tUi@'%>=5 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 L$6W,D 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ,!dVhG# 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 J
p)I9k,Ez 5.1 定义波导材料 75 aGNbCm 5.2 定义布局设置 76 V3(8?Fz. 5.3 创建波导 76 J,:Wv`N:9~ 5.4 修改输入平面 77 |j=Pj)5J 5.5 指定波导的路径 78 [ji')PCAi; 5.6 运行模拟 79 08+\fT [ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 dkg|
kw' 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 -ImVXy]? 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 >i"WKd= 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 o .*t 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ;FJFr*PM 6.2 定义布局结构 89 {q! :t0X.Y 6.3 绘制并定位波导 91 -"rANP-UI 6.4 生成布局脚本 95 nK}-^Ur 6.5 插入和编辑输入面 97 .uSVZqJ7 6.6 运行模拟 98 _Kbj?j 6.7 修改布局脚本 100 OXnTD!m>{ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 N}nE?|N=5 7 应用预定义扩散过程 104 KM?w{ ~9 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:SqENV 7.2 定义布局设置 106 $[oRbH8g 7.3 设计波导 107 \k{d'R#~( 7.4 设置模拟参数 108 4~Y?*|G]m 7.5 运行模拟 110 8jY<S+[o 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 4~1lP&
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 aNBwb9X 7.8 添加一个新的轮廓 111 tz5\O} 7.9 创建上方的线性波导 112 i*r ag0Mw 8 各向异性BPM 115 k"|Fu 8.1 定义材料 116 kbo9nY1k
g 8.2 创建轮廓 117 q4v:s 8.3 定义布局设置 118 Tp|>(~;ai 8.4 创建线性波导 120 H@b4(6
8.5 设置模拟参数 121 V|~o`(] 8.6 预览介电常数分量 122 Lp(i&A 8.7 创建输入面 123 .>Qa3,v5 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 |w+
O.%= 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 s
bd$.6
|& 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 M:dH> 9.2 定义布局设置 130 #lO ^PK 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 O`5h jq# 9.4 编辑输入平面 132 X]o"4#CQIX 9.5 设置模拟参数 134 yy+:x/(N[ 9.6 运行模拟 135 Km,%p@`m 10 电光调制器 138 M2\c0^R 10.1 定义电解质材料 139 F]fXS-@ c 10.2 定义电极材料 140 |*DkriYY 10.3 定义轮廓 141 |AT`(71 10.4 绘制波导 144 ~nb(e$?N 10.5 绘制电极 147 V(8,94vm 10.6 静电模拟 149 =sAU5Ag68 10.7 电光模拟 151 GaV} @Q 11 折射率(RI)扫描 155 M|Nh(kvH 11.1 定义材料和通道 155 m41%?uC/ 11.2 定义布局设置 157 ^C92R"*Qu 11.3 绘制线性波导 160 [H{@<* 11.4 插入输入面 160 $N Mu 11.5 创建脚本 161 F`GXho[ 11.6 运行模拟 163 4j8$&~/ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ANgt\8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 PT
}J.Dwx 12.1 定义材料 165 W 1u!&:O 12.2 创建参考轮廓 166 hC9EL=
A 12.3 定义布局设置 166 CO9PQ`9+ 12.4 用户自定义轮廓 167 K7@|2;e 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Ql%B=vgKL 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Zd88+GS,# 13.1 定义材料 173 t2YB(6w+xg 13.2 创建钛扩散轮廓 173 tfu`_6 13.3 定义晶圆 174 )8oN$20 13.4 创建器件 175 z;y{QO 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 9 )!} 13.6 定义电极区域 178 s 0_*^cZ ,L lYRj 5 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 pwk Te 13.8 运行模拟 182 v~yw-}fk% 13.9 创建脚本 184 2r;h"> 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 IsShAi 14.1 理论背景 186 %H;}+U]Z 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 5423Ky< 14.3 生成脚本数据 190 ,k=8|=aF 14.4 导出散射数据 193 4HR36=E6 14.5 创建臂 194 {}rnn$HQe 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 lSlZ^.& 14.7 加载两个臂的文件 200 tv`b## 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 .ZV='i()X 14.9 连接元件 202 I$p1^8~L 14.10 运行模拟 203 "}#%h&, 14.11 创建图以查看结果 204 wy8Q=X:vP
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