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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 Tm0?[[3hC TZ)(ZKX*R 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。 P^i6MZ? _ak.G= 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。 3~#Z E;># "~B~{ _<j 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。 `W6:=H ,!xz*o+#@ 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。 3XM Bu* 9N`+ O 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。 Tey,N^=ek KBp!zSl 《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 qQ3]E][/ !]n{l_5r
上海讯技光电科技有限公司 R V_MWv btJ,dpir 目 录 }?\#_BCjx( 1 入门指南 4 :T8u?@. 1.1 OptiBPM安装及说明 4 \3J+OY 1.2 OptiBPM简介 5 Y0R\u\b 1.3 光波导介绍 8 x0N-[//YV 1.4 快速入门 8 +Y_Q?/M@8 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 A?%XO
% 2.1 定义MMI耦合器材料 28 >"2\D|-/ 2.2 定义布局设置 29 D~[N_ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 <lsi.x\y< 2.4 插入input plane 35 Jv '3]( 2.5 运行模拟 39 zM3H@;}m 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 G~Q*:m 3 创建一个单弯曲器件 44 \{Ox@ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 4okHAv8; 3.2 定义布局设置 45 I\F=s-VVY 3.3 创建一个弧形波导 46 R(n0!h4 3.4 插入入射面 49 v ](G?L9b 3.5 选择输出数据文件 53 %BT)oH} 3.6 运行模拟 54 `&"H*
Ie 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Cv?<}q 4 创建一个MMI星形耦合器 60 g(z#h$@S 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ;'Z,[ a 4.2 定义布局设置 61 [5}cU{M 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 8_sU8q*s 4.4 插入输入面 62 wnZ*k( 4.5 运行模拟 63 .3g\[p 4.6 预览最大值 65 uj+.L6S 4.7 绘制波导 69 4`EvEv$i 4.8 指定输出波导的路径 69 @hz0:ezg: 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 O #uaGziFf 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 eX]9mQ]E 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 hCOy\[2$ 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 lhW#IiX 5.1 定义波导材料 75 z!Pdivx 5.2 定义布局设置 76 }AeE|RNc 5.3 创建波导 76 i &SBW0) 5.4 修改输入平面 77 F?+Uar|-a 5.5 指定波导的路径 78 }y-AoG 5.6 运行模拟 79 s K$Sar 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 3ec==. 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 z?b(|f\! 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ;]O 7^s#v 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 f@x( ,p 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 (fLbg, 6.2 定义布局结构 89 .ON$vn7 6.3 绘制并定位波导 91 q}7Df!<| 6.4 生成布局脚本 95 a_#eGe> 6.5 插入和编辑输入面 97 )eedfb1 6.6 运行模拟 98 U
mx 6.7 修改布局脚本 100 m= beB\= 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 H&>>]DD 7 应用预定义扩散过程 104 L-X
_b3E\ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 -fZShOBY` 7.2 定义布局设置 106 kosJ]q'U 7.3 设计波导 107 IB]VPj5 7.4 设置模拟参数 108 4 *2>R8SX~ 7.5 运行模拟 110 1wH/ #K 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 "=5vgg3 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 =*)O80oaW 7.8 添加一个新的轮廓 111 Zv7$epDUz 7.9 创建上方的线性波导 112 [ QL<&:s& 8 各向异性BPM 115 pQm!Bt L 8.1 定义材料 116 ''
A[`,3 8.2 创建轮廓 117 sCf(h 8.3 定义布局设置 118 AZ Lt'9UD 8.4 创建线性波导 120 JMe[
.Sx 8.5 设置模拟参数 121 A,CPR0g% 8.6 预览介电常数分量 122 moM&2rgdrQ 8.7 创建输入面 123 !v;_@iW3e 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Q9'p3"yoE 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 k~EPVJh" 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Y
Z2VP 9.2 定义布局设置 130 o5G "J"vxe 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ?~y(--.t;T 9.4 编辑输入平面 132 w!9W Cl]9M 9.5 设置模拟参数 134 arH\QPaka' 9.6 运行模拟 135 hy`)]>9z~ 10 电光调制器 138 !?-5hh1\ 10.1 定义电解质材料 139 Xs,PT 10.2 定义电极材料 140 r#w_=h) 10.3 定义轮廓 141 >mDubP 10.4 绘制波导 144 *L8HC8IbH 10.5 绘制电极 147 u#k6v\/ 10.6 静电模拟 149 GpQF* x 10.7 电光模拟 151 9TN5|x 11 折射率(RI)扫描 155 8}E(UsTa 11.1 定义材料和通道 155 .Qw@H#dtW 11.2 定义布局设置 157 Jt,
4@ 11.3 绘制线性波导 160 >u#VHaB 11.4 插入输入面 160 Y/I6.K3 11.5 创建脚本 161 DWxh{h"> 11.6 运行模拟 163 hBSJEP 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 !l~aRj-WZ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 c89vx 9 12.1 定义材料 165 8t
\> 12.2 创建参考轮廓 166 3kQ8*S 12.3 定义布局设置 166 H 1X]tw. 12.4 用户自定义轮廓 167 ~TR|Pv 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ]@}BdMlHp 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ?v~3zHK 13.1 定义材料 173 7Cp_41._ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 u9~J1s<e 13.3 定义晶圆 174 G6bg ~V5Q: 13.4 创建器件 175 tBUQf*B 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Z6@J-<u 13.6 定义电极区域 178 !#s7 F Rw8m5U 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Ou,_l 13.8 运行模拟 182 z6r/
w 13.9 创建脚本 184 w o9f99 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 {S(T1ua 14.1 理论背景 186 rM.<Gi05Qe 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 5FKd{V' 14.3 生成脚本数据 190 ^}\R]})w" 14.4 导出散射数据 193 }Cg~::," 14.5 创建臂 194 #;]F:TlR 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Khd ,|pM 14.7 加载两个臂的文件 200 [ i#Gqx>'w 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 MX\-)e# 14.9 连接元件 202 gi >{`.] 14.10 运行模拟 203 1e} 3L2rC 14.11 创建图以查看结果 204 VbR.tz >f8,YisH 有兴趣可以扫码加微联系 ;mlIWn [attachment=127242]
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