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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 !92zC._ uLK4tQ 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。 z~ R: !O- FsXqF&{ 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。 .on}F>3k$ E5EAk6 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。 5N'Z"C0 %Q2<bj] 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。 5kju{2`GF bFt$u]Yvo 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 <T0+-]i MPxe|Wws 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 N-Jp; D lgL|[ik`
上海讯技光电科技有限公司 yo=0Ov G&?,L:^t 目 录 FLE2]cL- 1 入门指南 4 3%'Y): 1.1 OptiBPM安装及说明 4 ,^#{k!uaC{ 1.2 OptiBPM简介 5 Xu+^41 1.3 光波导介绍 8 )t#v55M 1.4 快速入门 8 y))) {X 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 (TjY1,f!H 2.1 定义MMI耦合器材料 28 %x2_njDd 2.2 定义布局设置 29 <RFT W}f! 2.3 创建一个MMI耦合器 31 6k@(7Mw8A 2.4 插入input plane 35 "dN4EA&QJ 2.5 运行模拟 39 &0='z 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 *sPG,6> 3 创建一个单弯曲器件 44 sPod)w?e 3.1 定义一个单弯曲器件 44 (>
{CwtH][ 3.2 定义布局设置 45 ^G~C#t^ 3.3 创建一个弧形波导 46 d>f.p"B.gj 3.4 插入入射面 49 # {'1\@q 3.5 选择输出数据文件 53 *t-Wol 3.6 运行模拟 54 W_sAk~uK/ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 U~)i&":sN 4 创建一个MMI星形耦合器 60 OK6c"*<z 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 s:fy
*6=[Z 4.2 定义布局设置 61 _?+gfi+ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 NdlJdq 4.4 插入输入面 62 Uo7V)I;o 4.5 运行模拟 63 6u'+#nm 4.6 预览最大值 65 j%V95M%$ 4.7 绘制波导 69 #:5vN-9? 4.8 指定输出波导的路径 69 # RG/B2 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 E[Rd=/P6 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Y@+e)p{ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 )<vU F]e~ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 k!^Au8Up? 5.1 定义波导材料 75 n&`=.[+A 5.2 定义布局设置 76 ^F*G 5.3 创建波导 76 2GHmA_7P 5.4 修改输入平面 77 _I&];WM\ 5.5 指定波导的路径 78 ^D{!!)O 5.6 运行模拟 79 BaLvlB 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 NJVAvq2E. 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 bw@"MF{ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ?3x7_=4t@ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 jmDQKqEc|l 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 A`Nk gVq5: 6.2 定义布局结构 89 4FWb5b!A= 6.3 绘制并定位波导 91 OF4iGFw 6.4 生成布局脚本 95 '`/Qr~] 6.5 插入和编辑输入面 97 7V^\fh5~ 6.6 运行模拟 98 #LGAvFA*_F 6.7 修改布局脚本 100 Q :<&<i=I 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 v(=?ge YLo 7 应用预定义扩散过程 104 )&Bf%1> 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 vS!%!-F 7.2 定义布局设置 106 !,}F2z?4c 7.3 设计波导 107 ?"d25LyN 7.4 设置模拟参数 108 V<ZohB?y 7.5 运行模拟 110 IQ${2Dpg[ 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 oj|\NlR 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 5#DtaVz 7.8 添加一个新的轮廓 111 YA";&|V 7.9 创建上方的线性波导 112 #s 4v0auK 8 各向异性BPM 115 W?`%it5 8.1 定义材料 116 )_m#|U?Rex 8.2 创建轮廓 117 =JqKdLH 8.3 定义布局设置 118 N8]DW_bsB 8.4 创建线性波导 120 sPu@t&$
8.5 设置模拟参数 121 l,I[r$TCf 8.6 预览介电常数分量 122 &<oZl.T 8.7 创建输入面 123 sQ4~oZZ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 wM]j# 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 }i)^?@ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 qs["&\@ 9.2 定义布局设置 130 9r5<A!1#L 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 #@i1jZ 9.4 编辑输入平面 132 lY.{v]i } 9.5 设置模拟参数 134 ySS
kw7 9.6 运行模拟 135 ?`,Rkg0fe 10 电光调制器 138 Id<3'ky<N 10.1 定义电解质材料 139 l"C)Ia&/ 10.2 定义电极材料 140 1 2Lc$\3P 10.3 定义轮廓 141 Po
,zTz 10.4 绘制波导 144 ls^|j%$J 10.5 绘制电极 147 -W#-m'Lvu 10.6 静电模拟 149 q1|! oQ 10.7 电光模拟 151 uT#MVv~ . 11 折射率(RI)扫描 155 &fyT}MA 11.1 定义材料和通道 155 &s+F+8"P+ 11.2 定义布局设置 157 B%.XWW$ 11.3 绘制线性波导 160 p+t79F.js 11.4 插入输入面 160 f|U
J%}$v; 11.5 创建脚本 161 |JR;E$ 11.6 运行模拟 163 2l8TX #K 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 &fIx2ZM[ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 nB8JdM2h{ 12.1 定义材料 165 T|/B}srm 12.2 创建参考轮廓 166 JfrPK/Vn 12.3 定义布局设置 166 uB`H9 12.4 用户自定义轮廓 167 9b8kRz[ c 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 |%i|P)] 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 snl$v 13.1 定义材料 173 ,{pC1A@s 13.2 创建钛扩散轮廓 173 o#X=1us 13.3 定义晶圆 174 SEL7,8 Hm 13.4 创建器件 175 k=7+JI"J 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 _:ORu Vk 13.6 定义电极区域 178 6G6B!x `;:zZ8* 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 T##_?=22I 13.8 运行模拟 182 5@:c6(5$ 13.9 创建脚本 184 " %,KZI 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 B <CK~ybY 14.1 理论背景 186 W,g0n=2V 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 VkD8h+) 14.3 生成脚本数据 190 :.K#=ROP 14.4 导出散射数据 193 bM9:h 14.5 创建臂 194 ~I_v { 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 E>|xv#:~DV 14.7 加载两个臂的文件 200 %)|_&Rh 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 fFBD5q(n 14.9 连接元件 202 <]/z45? 14.10 运行模拟 203 cl4Vi% 14.11 创建图以查看结果 204 6z (eW]p D+y_&+&,t 有兴趣可以扫码加微联系 "(U%Vg|) [attachment=127242]
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