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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。 =Jyi9VN=& \d-H+t] 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。 RnV#[bM{ ,I|3.4z 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。 kB#;s gh9Gc1tKt 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。 k2-+3zx 3A&:
c/ 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。 fEJF3<UF& \u4`6EYF? 《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 aU\R!Y$/" #'y4UN
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月
M4H~]Ftn e^=b#!}-5: 目 录 } "QL"% 1 入门指南 4 )L+>^cJI< 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ?3#L?Cq 1.2 OptiBPM简介 5 '_q&~M{ 1.3 光波导介绍 8 ;$.^ 1.4 快速入门 8 m'n<.1;1{j 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 0{^ 0>H0 2.1 定义MMI耦合器材料 28 `;
+UWdAR 2.2 定义布局设置 29 sgLw,WZ: 2.3 创建一个MMI耦合器 31 j{$2.W$ 2.4 插入input plane 35 }'`iJb\ 2.5 运行模拟 39 f7_V ] 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 o?
LJ,Z 3 创建一个单弯曲器件 44 $V870
< 3.1 定义一个单弯曲器件 44 b3 NEYn 3.2 定义布局设置 45 rtxG-a56Q 3.3 创建一个弧形波导 46 t) uS7y 3.4 插入入射面 49 )z\ 73|w 3.5 选择输出数据文件 53 Je*hyi7 3.6 运行模拟 54 c BcZ@e; 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 L3;cAb/ 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ugV/#v O 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 [QDM_n 4.2 定义布局设置 61 `E2RW{$A 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 7`J= PG$A 4.4 插入输入面 62 DCP
B9:u 4.5 运行模拟 63 bQgtZHO 4.6 预览最大值 65 _{2/QP} 4.7 绘制波导 69 2cQG2N2* 4.8 指定输出波导的路径 69 4+B&/}FDLo 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 {
Ba_.]x 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 RI2/hrW 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 O77^.B 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 d3;Sy`. 5.1 定义波导材料 75 ;q33t%j 5.2 定义布局设置 76 e_+SBN1`P& 5.3 创建波导 76 $DeVXW 5.4 修改输入平面 77 {d '>J<Da 5.5 指定波导的路径 78 Ake$M^Bz 5.6 运行模拟 79 h $)4%Fy 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 cqG&n0zb 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 |hD)=sCj 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 X:JU#sI 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 cT|aQM@iW 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 LI9
Uc\ 6.2 定义布局结构 89
pGcijD 6.3 绘制并定位波导 91 !B/5@P 6.4 生成布局脚本 95 GK&R,q5} 6.5 插入和编辑输入面 97 RjxFlKs8 6.6 运行模拟 98 ,lFhLj7 6.7 修改布局脚本 100 "ph[)/u; 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 J-ErG! 7 应用预定义扩散过程 104 CwaW>(`v 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ]sDlZJX<M 7.2 定义布局设置 106 f{j`d&| 7.3 设计波导 107 D+xPd< 7.4 设置模拟参数 108 ;m~%57.;\ 7.5 运行模拟 110 =`g@6S 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 8SN4E 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 [5-3PuT&9 7.8 添加一个新的轮廓 111 TFO4jjiC" 7.9 创建上方的线性波导 112 E`b<^l` 8 各向异性BPM 115 TJ>$ ~9&Sy 8.1 定义材料 116 "+A8w 8.2 创建轮廓 117 {JtfEna 8.3 定义布局设置 118 k;f%OQsF_ 8.4 创建线性波导 120 E*s8 nQ" 8.5 设置模拟参数 121 -r%k)4_ 8.6 预览介电常数分量 122 a{\<L/\ 8.7 创建输入面 123 7g.3)1 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 jJ3dZ<# 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ~\UAxB= 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ozkmZ; 9.2 定义布局设置 130 S\0?~l"} 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ZjveXrx 9.4 编辑输入平面 132 >JHQA1mX 9.5 设置模拟参数 134 JgMYy,q8t 9.6 运行模拟 135 %b>Ee>rdD 10 电光调制器 138 *n_7~ZX 10.1 定义电解质材料 139 g|<$\} 10.2 定义电极材料 140 <P_B|Y4N/ 10.3 定义轮廓 141 2`pg0ciX ( 10.4 绘制波导 144 F/:Jp3@ 10.5 绘制电极 147 \+>g"';f 10.6 静电模拟 149 Qq<+QL | 10.7 电光模拟 151 "bA8NQIP 11 折射率(RI)扫描 155 ~IQw?a.E 11.1 定义材料和通道 155 LfX[(FP 11.2 定义布局设置 157 Rv|X\Wm 11.3 绘制线性波导 160 .-}F~FES 11.4 插入输入面 160 c=<5DC&p 11.5 创建脚本 161 vJsx_i\i 11.6 运行模拟 163 ]]50c 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 *eAzk2 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 -aQf(= 12.1 定义材料 165 %YwIR.o 12.2 创建参考轮廓 166 C n.x:I@r 12.3 定义布局设置 166 Q6hWHfS 12.4 用户自定义轮廓 167 a[7Lqu 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ^gY3))2_ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 HB9|AQ4K 13.1 定义材料 173 J'@`+veE 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Y(C-o[-N 13.3 定义晶圆 174 qHE( p+]E 13.4 创建器件 175 M"E7=J 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 b|nh4g 13.6 定义电极区域 178 z<,-:=BC" n0opb [ ? 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 1Ts$kdO 13.8 运行模拟 182 M{ O8iq[ 13.9 创建脚本 184 {J]x81}*; 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 !@9G9<NK 14.1 理论背景 186 >tTu1#t 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 e#s-MK-Q 14.3 生成脚本数据 190 o|nN0z)b4 14.4 导出散射数据 193 _qsg2e}n 14.5 创建臂 194 ok(dCAKP 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 p>= b|Qy| 14.7 加载两个臂的文件 200 r;8X6C 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 aLO'.5
~^ 14.9 连接元件 202 (!0fmL 14.10 运行模拟 203 */y (~O6 14.11 创建图以查看结果 204 1Y{pf]5Wx
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