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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 $T"h";M)s \:]DFZ= ! 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 1S+;ZMk }czsa_ OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。 @)o0GHNP uzHT.iBn 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
z'7#"D n4^~gT%b5] 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 7sXy`+TZ-> X.s*>' 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 sB?2*S"X)< MMMqG`Px 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 bAdiA2VF' FXS^^p
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上海讯技光电科技有限公司 uc 'p]WhQ ID)^vwn 目 录 'z)hG#{I 1 入门指南 4 9Hu
d|n 1.1 OptiBPM安装及说明 4 -7k[Vg? 1.2 OptiBPM简介 5 }x]&L/ 1.3 光波导介绍 8 N5m'To] 1.4 快速入门 8 v9u<F6 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 {1jpLdCbV^ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 Y!Drb-U?; 2.2 定义布局设置 29 E_~x==cb 2.3 创建一个MMI耦合器 31 gdl| ^*tc 2.4 插入input plane 35 /dLA`=r Zx 2.5 运行模拟 39 27m@|M] R 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 H#+\nT2m 3 创建一个单弯曲器件 44 (/&;jV2DD[ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 im8
-7Xt 3.2 定义布局设置 45 y`4{!CEyLW 3.3 创建一个弧形波导 46 _l<mu? " 3.4 插入入射面 49 0mTEim 3.5 选择输出数据文件 53 rOW;yJ[ 3.6 运行模拟 54
}g>kpa0c 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 {-HDkG' 8 4 创建一个MMI星形耦合器 60 O16r!6=-n 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 @M=$qO_$9 4.2 定义布局设置 61 Dzr e' 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 |k6Ox* 4.4 插入输入面 62
rIVvO 4.5 运行模拟 63 ur6e&bTp 4.6 预览最大值 65 5X0QxnnV 4.7 绘制波导 69 j9:/RJS 4.8 指定输出波导的路径 69 bG(x:Py& 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 c_#*mA"+ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 i
E9\_MA 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 T^]7R4Fg 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ?KB@Zm+#~ 5.1 定义波导材料 75 =p q:m 5.2 定义布局设置 76 :k~dj C 5.3 创建波导 76 _8^0!,j 5.4 修改输入平面 77 qp>N^)> 5.5 指定波导的路径 78 K\(6rS}N 5.6 运行模拟 79 v5T`K=qC 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 C',6%6P 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 #-{N
Ws\ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 -IU4#s 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 |c0, 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 0/Z
!5-. 6.2 定义布局结构 89 oxfF`L" 6.3 绘制并定位波导 91 e[{mVhg4E 6.4 生成布局脚本 95 &RW`W)0; 6.5 插入和编辑输入面 97 W pN.]x 6.6 运行模拟 98 RBE7485 6.7 修改布局脚本 100 +AoP{x$Ia 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 g*y/j] 7 应用预定义扩散过程 104 59<hV? 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 HTk\723Rdw 7.2 定义布局设置 106 5/?P|T 7.3 设计波导 107 b+{r!D}~ 7.4 设置模拟参数 108 *~2cG;B"e 7.5 运行模拟 110 3z3_7XI 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Y5Z!og 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 !n<o)DsZR 7.8 添加一个新的轮廓 111 CxDcY 7.9 创建上方的线性波导 112 mI"D(bx\ 8 各向异性BPM 115 _Yq@ FOu 8.1 定义材料 116 NYB "jKMk 8.2 创建轮廓 117 % (<(Y 8.3 定义布局设置 118 xE1'&!4O 8.4 创建线性波导 120 R0wf#%97 8.5 设置模拟参数 121 Svw<XJ 8.6 预览介电常数分量 122 _ym"m,,7? 8.7 创建输入面 123 VEs5;]#<2D 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 yMxTfR 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 3-|3`( 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 >zngJ$ 9.2 定义布局设置 130 [T^?Q%h 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 zvO:"w} 9.4 编辑输入平面 132 6kR\xP]Kr 9.5 设置模拟参数 134 bd==+ 9.6 运行模拟 135 L:@fP~Erh 10 电光调制器 138 }mk>!B}= 10.1 定义电解质材料 139 n]y EdL/1 10.2 定义电极材料 140 C6jR=@42Q 10.3 定义轮廓 141 7-*=|gl+ 10.4 绘制波导 144 e2w&&B- 10.5 绘制电极 147 D4Etl5k 10.6 静电模拟 149 aG{$Ic 10.7 电光模拟 151 Ef@,hX 11 折射率(RI)扫描 155 5 1dSFr<# 11.1 定义材料和通道 155 Ri)uq\E/# 11.2 定义布局设置 157 O0huqF$K 11.3 绘制线性波导 160 pe.QiMW{8 11.4 插入输入面 160 qP1FJ89H 11.5 创建脚本 161 ;Vu5p#,O<M 11.6 运行模拟 163
u0
y 1 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 4kl Ao$ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 $,27pkwHeW 12.1 定义材料 165 2k5/SV
X 12.2 创建参考轮廓 166 F9flSeN 12.3 定义布局设置 166 %J~WC$=Qv 12.4 用户自定义轮廓 167 z|N3G E(.@ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 WZn.; 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 9P WY52! 13.1 定义材料 173 1m@^E:w 13.2 创建钛扩散轮廓 173 w>e
s 13.3 定义晶圆 174 :/N+;- 18 13.4 创建器件 175 :iUF7P1I 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 X}A'Cg0y 13.6 定义电极区域 178 d~9!,6XM 0-d>I@j 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 UE"GJt`I 13.8 运行模拟 182 cg{AMeW 13.9 创建脚本 184 _$s> c!t,# 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
QLKK.] 14.1 理论背景 186 l"+Jc1\ X 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 YY5!_k 14.3 生成脚本数据 190 D Ml?o:l 14.4 导出散射数据 193 _NZ@4+aW 14.5 创建臂 194 3n;K!L%zMT 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 =^;P#kX 14.7 加载两个臂的文件 200 .uz|/Zy 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 >I"V],d!6 14.9 连接元件 202 u bW]-U=T 14.10 运行模拟 203 p&b5% 4P 14.11 创建图以查看结果 204 ~d
>W?A n/4i|-^ 有兴趣可以扫码加微联系 +&=?BC}L9^ [attachment=127242]
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