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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 %J%gXk}] 6nSk,yE'hE 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。 ;09J;sf o-'i)pp 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。 !V-SV`+X 8"*$e
I5 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 ujWHO$uz! /7"1\s0 U 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。 D3lYy>~d5; hA\8&pI; 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。 $xZk{ rK n0i&P9@B1 《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 qiF~I0_0 a&ByV!%%+_
上海讯技光电科技有限公司
pn7 :")Zx CijS=- 目 录 uN(~JPAw5 1 入门指南 4 ^{K8uN7 1.1 OptiBPM安装及说明 4 Cw|SY 1.2 OptiBPM简介 5 imhq*f#A[ 1.3 光波导介绍 8 8k`zMT 1.4 快速入门 8 )?bb]hZg?O 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 \mu9ikZ< 2.1 定义MMI耦合器材料 28 t5Mo'*j
= 2.2 定义布局设置 29 yK7>^p}V 2.3 创建一个MMI耦合器 31 *f#4S_ws` 2.4 插入input plane 35 *_wef/== 2.5 运行模拟 39 Fi/G, [q 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 9cmJD5OO 3 创建一个单弯曲器件 44 udZ: OU< 3.1 定义一个单弯曲器件 44 enz Q}^ 3.2 定义布局设置 45 bv4cw#5z$9 3.3 创建一个弧形波导 46 bg*{1^ 3.4 插入入射面 49 *pD;AU 3.5 选择输出数据文件 53 kZ.3\ 3.6 运行模拟 54 C|J1x4sb@ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 `s_TY%&_}g 4 创建一个MMI星形耦合器 60 )x7hhEk=^ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 9h(hx7] 4.2 定义布局设置 61 X[~CLKH( 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ;2|H6IN" 4.4 插入输入面 62 [;f"',)y, 4.5 运行模拟 63 W7o/
4.6 预览最大值 65 WO9/rF_ 4.7 绘制波导 69 m8PB2h 4.8 指定输出波导的路径 69 bN&da
[K 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 K)@}Ok"#\4 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 iP%=Wo. 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 U}0/V
c26 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 zNf5OItx 5.1 定义波导材料 75 8 vw]u_e 5.2 定义布局设置 76 T_Y }1n|7[ 5.3 创建波导 76 ^e,RM_. 5.4 修改输入平面 77 \8D~,$,``| 5.5 指定波导的路径 78 -*M:OF"Zh 5.6 运行模拟 79 ECzNByP 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 8!SiTOzR? 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 jf/9]`Hf 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 B^?XE(. 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 (`+Z'Y 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ACYn87tq 6.2 定义布局结构 89 fO>~V1 6.3 绘制并定位波导 91 Z5[:Zf?h7J 6.4 生成布局脚本 95 ?&m]du#6 6.5 插入和编辑输入面 97 )+,jal^7 6.6 运行模拟 98 8w[EyVHA 6.7 修改布局脚本 100 3raA^d3!? 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [9_ (+E[} 7 应用预定义扩散过程 104 eBIR*TZ): 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ~(/HgFLLu 7.2 定义布局设置 106 ,P@-DDJ 7.3 设计波导 107 3rg^R"& 7.4 设置模拟参数 108 [Mc5N 7.5 运行模拟 110 a?~csP^?} 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 vqi$}=%n?W 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 MjC%6%HI 7.8 添加一个新的轮廓 111 l|em E
^ 7.9 创建上方的线性波导 112 ha! "BR 8 各向异性BPM 115 D#1~]d 8.1 定义材料 116 m@u`$rOh 8.2 创建轮廓 117 ;w(1Ydo 8.3 定义布局设置 118 ?(8%SPRk 8.4 创建线性波导 120 ld}$Tsy0 8.5 设置模拟参数 121 {taVAcb 8.6 预览介电常数分量 122 ,GU/l)os` 8.7 创建输入面 123 otD?J= B 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 yGGB 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 lY*]&8/= 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ;OU>AnWr(& 9.2 定义布局设置 130 T}Vpy` 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 AWXpA1( 9.4 编辑输入平面 132 "ak9LZQ9z 9.5 设置模拟参数 134 kseJm+Hc 9.6 运行模拟 135 wKS-O%? 10 电光调制器 138 6oh@$.ThG 10.1 定义电解质材料 139 hUvuq,LH_ 10.2 定义电极材料 140 `Uj?PcS_ 10.3 定义轮廓 141 ]~S+nlyd< 10.4 绘制波导 144 yL
x .#kx6 10.5 绘制电极 147 QsJW"4d 10.6 静电模拟 149 DE\bYxJ 10.7 电光模拟 151 KI@ 11 折射率(RI)扫描 155 "Lq|66 11.1 定义材料和通道 155 )]c3bMVE- 11.2 定义布局设置 157 A
a} o* 11.3 绘制线性波导 160 f
H|QAMfOu 11.4 插入输入面 160 83ic@[ 11.5 创建脚本 161 3u0<v%Qi 11.6 运行模拟 163 +VLe'| 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 k7|z$=zY 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 fb.\V]K 12.1 定义材料 165 W#jZRviyq! 12.2 创建参考轮廓 166 W({TC 12.3 定义布局设置 166 -F+P;S 12.4 用户自定义轮廓 167 {_XrZ(y/ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 tK|9qs<% 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
-N7L#a 13.1 定义材料 173 koEX4q 13.2 创建钛扩散轮廓 173 0SYf<$ 13.3 定义晶圆 174 f./m7TZ 13.4 创建器件 175 o47 f 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 !\#Wk0Ku 13.6 定义电极区域 178 cP@F
#!2
Ep\ 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 |[owNV> 13.8 运行模拟 182 fQW_YQsb 13.9 创建脚本 184 wL-ydMIx 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 grCO-S|j^ 14.1 理论背景 186 xa{<R+LR 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 O/Y\ps3r 14.3 生成脚本数据 190 +eBMn(7Cgv 14.4 导出散射数据 193 {;iHYr-zs 14.5 创建臂 194 3cCK"kr 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 9jMC|oE 14.7 加载两个臂的文件 200 G=C5T( 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 xv$)u<Ve 14.9 连接元件 202 Z[k#AgC) 14.10 运行模拟 203 lbB.*oQ 14.11 创建图以查看结果 204 ;;YcuzQI3 L`jB)wF/J 有兴趣可以扫码加微联系 3_L1Wm [attachment=127242]
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