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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 CwAl-o Nt)9-\T 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。 Q{RHW@_/ ,QDq+93 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。 hd900LA} }w$/x<Q[ 通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。 PO#FtG ~0`Pe{^* 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 5<61NnZ S5;q)qz2J 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 {)G3*>sG3 B$HQFdTli 《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 {\k9%2V*+ W[b/.u5z:
上海讯技光电科技有限公司 d(&vIjy N24+P5 目 录 YWTo]DJV 1 入门指南 4 {^~{X$YI 1.1 OptiBPM安装及说明 4 \.{?TB 1.2 OptiBPM简介 5 lB,MVsn18 1.3 光波导介绍 8 b{sFN! 1.4 快速入门 8 7+ c?eH 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 nC z[#t 2.1 定义MMI耦合器材料 28 q,2
@X~T
2.2 定义布局设置 29 Q)v8hNyUmA 2.3 创建一个MMI耦合器 31 ]O 2_&cs 2.4 插入input plane 35 #df Aqg' 2.5 运行模拟 39 8s|r' 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ]UMwpL&rY 3 创建一个单弯曲器件 44 Kl^Yq 3.1 定义一个单弯曲器件 44 3p7*UVR" 3.2 定义布局设置 45 3#dUQ1qo6 3.3 创建一个弧形波导 46 i;)88 3.4 插入入射面 49 4}gwMjU-B 3.5 选择输出数据文件 53
-"<eq0 3.6 运行模拟 54 @NO&3m] 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <>-UPRwqI 4 创建一个MMI星形耦合器 60 7FWf,IjcGY 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 X!&=S!} 4.2 定义布局设置 61 ImgKqp0Z 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 CnAh Ef)b 4.4 插入输入面 62 e{"d6pF= 4.5 运行模拟 63 6~^+</? 4.6 预览最大值 65 VGTo$RH 4.7 绘制波导 69 ^y&l!,(A 4.8 指定输出波导的路径 69 j&8U:Q, 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 }V`Fz',lZ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 E]Kd`&^} 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 2-2'c?% 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Z$2mVRS`c 5.1 定义波导材料 75 SJw0y[IL6( 5.2 定义布局设置 76 fE7Kv_N-% 5.3 创建波导 76 2 !{P< 5.4 修改输入平面 77 zm"& 8/l 5.5 指定波导的路径 78 <&:3|2p 5.6 运行模拟 79 %R(j|a9z 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 >GqIpfn 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 <OpiD%Ctx 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Dz.U&+* 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 k~Gjfo 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 OS,-dG( 6.2 定义布局结构 89 #~(@Ka.eA0 6.3 绘制并定位波导 91 /K'Kx 6.4 生成布局脚本 95 s9@IOE GAt 6.5 插入和编辑输入面 97 x%LWcT/ 6.6 运行模拟 98 2f F)I& 6.7 修改布局脚本 100 `lr\V;o! 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 K&Zdk (l) 7 应用预定义扩散过程 104 tw^V?4[Miu 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 UT"L5{c 7.2 定义布局设置 106 Zuwd(q
7.3 设计波导 107 3"%:S_[ 7.4 设置模拟参数 108 {d=y9Jb^ 7.5 运行模拟 110 U edh4qa 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 uI.4zbgl[ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 #uKHw2N 7.8 添加一个新的轮廓 111 Ro?yCy:L' 7.9 创建上方的线性波导 112 $yRbo'- 8 各向异性BPM 115 AQ@A$ 8.1 定义材料 116 rY88xh^ 8.2 创建轮廓 117 J>x)J}:; 8.3 定义布局设置 118 Xig%Q~oMp 8.4 创建线性波导 120 0s=GM|y 8.5 设置模拟参数 121 _k
_F 8.6 预览介电常数分量 122 9NKZE?5P|D 8.7 创建输入面 123 ]oZ$,2#;~ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 0W#.$X5 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 R~)c(jj5 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 <Eq^rh 9.2 定义布局设置 130 dc"Vc 3) 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 vBq2JJAl 9.4 编辑输入平面 132 [96|xe\s 9.5 设置模拟参数 134 }Li24JK 9.6 运行模拟 135 1,BtOzuRo 10 电光调制器 138 Z3"f7l6 10.1 定义电解质材料 139 tHD
mX 10.2 定义电极材料 140 2i8'*L+j 10.3 定义轮廓 141 amgYr$)m 10.4 绘制波导 144 4d[:{/+Q 10.5 绘制电极 147 ,c}Q;eYc3 10.6 静电模拟 149 liPUK # 10.7 电光模拟 151 ]'MLy#9 11 折射率(RI)扫描 155 r's4-\ 11.1 定义材料和通道 155 $:F] O$A 11.2 定义布局设置 157 T3Qa[>+\ 11.3 绘制线性波导 160 O" n /.` 11.4 插入输入面 160 2~~Q NWN 11.5 创建脚本 161 5=5~GX-kr 11.6 运行模拟 163 2A
{k>TjQ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 *}cF]8c5W 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 wQ@@|Cj4L 12.1 定义材料 165 99H!~bSS 12.2 创建参考轮廓 166 Q{V|{yV^y 12.3 定义布局设置 166 ,]1K^UeZ 12.4 用户自定义轮廓 167 8x[q[ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 |_
E)2b:h 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 \*1pFX# 13.1 定义材料 173 -0Y8/6]( 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ~~b[X\1 13.3 定义晶圆 174 og!Uq]U/y 13.4 创建器件 175 !SKEL6~7
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ,`)!K}2 13.6 定义电极区域 178 #2{ };) GS4!c8> 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 l^WFMeMD3a 13.8 运行模拟 182 x}].lTjD 13.9 创建脚本 184 NA !;#! 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 2U)H2% 14.1 理论背景 186 2Pasmh 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 kce+aiv|u 14.3 生成脚本数据 190 \c_1uDRoUn 14.4 导出散射数据 193 Skq%S`1%Q 14.5 创建臂 194 n<y!@p^X 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 +Q8Bin 14.7 加载两个臂的文件 200 \<]nv}1O 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 7Oru{BQ"> 14.9 连接元件 202 mdtq-v 14.10 运行模拟 203 9=K=gfZ 14.11 创建图以查看结果 204 O. V!L l%rwJLN1 有兴趣可以扫码加微联系 CXb)k.L [attachment=127242]
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