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2024-01-22 14:41 |
波导光通信——《OptiBPM入门教程》
前 言 P2`F"
Qsq Hf1b&8&:K 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。 >Z3> L
aA<` 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。 UY({[?Se "x$L2>9 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 Wtk|}>Pf R<Mp$K^b 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。 aZ{ l6 T95FoA 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。 we!w5./Xm B=^M& { 《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 xZ%3e
sp 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 jr.{M U,T#{ '~f*O0_ 目 录 |T"j7 1 入门指南 4 6(htpT%J 1.1 OptiBPM安装及说明 4 3Rsrb 1.2 OptiBPM简介 5 Q7F4OS5b 1.3 光波导介绍 8 mAW(j@5sp 1.4 快速入门 8 |E$q S)y 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 L8'4d'N+> 2.1 定义MMI耦合器材料 28 +lFBH(o]X 2.2 定义布局设置 29 Gl3g.`X{$@ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 `
-SC,qHw 2.4 插入input plane 35 S5F5Tr;TN 2.5 运行模拟 39 |?^N@ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Z[Iej:o5 3 创建一个单弯曲器件 44 c w)J+Lyh 3.1 定义一个单弯曲器件 44 5?Q5cD2]\6 3.2 定义布局设置 45 ,aP5)ZN- 3.3 创建一个弧形波导 46 XH*(zTd(? 3.4 插入入射面 49 e?07o!7[; 3.5 选择输出数据文件 53 d Efk~V\ 3.6 运行模拟 54 %yKcp5_ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ?5lO1( 4 创建一个MMI星形耦合器 60 sRcS-Yw[S 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Ygg(qB1q 4.2 定义布局设置 61 Xq37:E2 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 >,k2|m 4.4 插入输入面 62 =x(k)RTDu 4.5 运行模拟 63 vmfFR 4.6 预览最大值 65 ?;5/"/i 4.7 绘制波导 69 |pMP- 4.8 指定输出波导的路径 69 |t3}>+"?z 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 %a0q|)Nrj 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 6MU;9|& 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 pK_zq 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 =Ov,7<8o 5.1 定义波导材料 75 aYpc\jJ 5.2 定义布局设置 76 %'=TYvB 2 5.3 创建波导 76 F2 <Q~gQ; 5.4 修改输入平面 77 5RO6YxQ 5.5 指定波导的路径 78 .9g :-hv 5.6 运行模拟 79 .Q@]+&`|}i 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 F`,bFQ 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 eDNY|}$}v 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
k6@ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 p`U# 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 RASk=B 6.2 定义布局结构 89 !&@t 6.3 绘制并定位波导 91 P&Xy6@%[Z 6.4 生成布局脚本 95 |@R/JGB^ 6.5 插入和编辑输入面 97 Dq!YB[Z$: 6.6 运行模拟 98 e9S*^2; 6.7 修改布局脚本 100 g}9heR 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 SjJ$Oinc 7 应用预定义扩散过程 104 I7'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 X
)
=-a 7.2 定义布局设置 106 |6Iw\YU 7.3 设计波导 107 i \lr
KA 7.4 设置模拟参数 108 "8(8]GgYx 7.5 运行模拟 110 7Ot&]M 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Sv>CVp* 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 m<cv3dbZo 7.8 添加一个新的轮廓 111 9v
,y 7.9 创建上方的线性波导 112 w`#9Re 8 各向异性BPM 115 L!ms{0rJ 8.1 定义材料 116 0BjP|API 8.2 创建轮廓 117 YVz,P_\(m 8.3 定义布局设置 118 )B~{G\jS 8.4 创建线性波导 120 d]E.F64{ 8.5 设置模拟参数 121 S|yDGT1 8.6 预览介电常数分量 122 W7~OU(}[` 8.7 创建输入面 123 Tn>L? 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 yB;K|MXy? 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]`h@[fYge 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 XwU1CejP0 9.2 定义布局设置 130 w0<1=;_% 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 y{tM| 9.4 编辑输入平面 132 =fhRyU:C[z 9.5 设置模拟参数 134 4QNwu7TeR 9.6 运行模拟 135 d,j)JnY3V 10 电光调制器 138 ?#ywUEY* i 10.1 定义电解质材料 139 {;JFoe+ 10.2 定义电极材料 140 `<R^ZL, 10.3 定义轮廓 141 i(q a'* 10.4 绘制波导 144 F22]4DLHO 10.5 绘制电极 147 3%N!omAe 10.6 静电模拟 149 "(\]-%:7 10.7 电光模拟 151
/zir$ 11 折射率(RI)扫描 155 /9-kG 11.1 定义材料和通道 155 kH62#[J)yM 11.2 定义布局设置 157 }.<]A 11.3 绘制线性波导 160
T(+*y 11.4 插入输入面 160 -li;w
tCS 11.5 创建脚本 161 3.?oG5P# 11.6 运行模拟 163 h61BIc@> 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 h~&5; 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 f kdJgK 12.1 定义材料 165 %w/:mH3FA 12.2 创建参考轮廓 166 {=y~O 12.3 定义布局设置 166 sbFA{l3 12.4 用户自定义轮廓 167 r$! 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 `hU2Ss~ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 G\r>3Ys 13.1 定义材料 173 z}P1+Pm 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ~ \7peH% 13.3 定义晶圆 174 }/%^;@q ; 13.4 创建器件 175 8d>>r69$pa 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 `g(r.`t^ 13.6 定义电极区域 178 $-mwr,i [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] W
-5wjc 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 thQ)J |1 13.8 运行模拟 182 0tN/P+!| 13.9 创建脚本 184 io4/M<6< 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 hKQg:30< 14.1 理论背景 186 >xm:?W R
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ~5_>$7L> 14.3 生成脚本数据 190 3*<~;Z' z4 14.4 导出散射数据 193 SBG.t: 14.5 创建臂 194 /A%31WE&1 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 $4rMYEn08 14.7 加载两个臂的文件 200 rqi|8gKY 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 2E=vMAS 14.9 连接元件 202 8$6^S{M3 14.10 运行模拟 203 Cn8w})B 14.11 创建图以查看结果 204 rp,PhS UE%~SVi.# ]有兴趣可以扫码加微联系 ]1i1_AR'` [attachment=125394]
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