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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 y3Lq"?h ;SVAar4r 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。 I'a&n}jx sq1v._^s 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。 t7qzAr 1^^9'/ 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。 ~pve;(e= MWn+e 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。 K %Qj<{) .|x"'3# 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。 O
cJ(i#Q~< L__J(6,V2 《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 Ph/!a6y 2kV{|`1
上海讯技光电科技有限公司 Ub| -Q >TB Rp,;r 目 录 y)#=8oci 1 入门指南 4 O[v(kH' 1.1 OptiBPM安装及说明 4
_MST8 1.2 OptiBPM简介 5 s7G!4en 1.3 光波导介绍 8 qTi%].F"G 1.4 快速入门 8
2%gLq 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ;1Zz-@ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 8V(-S, 2.2 定义布局设置 29 :iVEm9pB) 2.3 创建一个MMI耦合器 31 9#D?wR#J= 2.4 插入input plane 35 x9B5@2J1 2.5 运行模拟 39 -9@/S$i 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 DqbU$jt` 3 创建一个单弯曲器件 44 GK\`8xWE 3.1 定义一个单弯曲器件 44 R@Bnrk 3.2 定义布局设置 45 l>iE1`iL< 3.3 创建一个弧形波导 46 <[w>Mbqj_ 3.4 插入入射面 49 Kta7xtu 3.5 选择输出数据文件 53 <Q|(dFr`v 3.6 运行模拟 54 N\Li/ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 F` "bMS 4 创建一个MMI星形耦合器 60 V1!;Hvm]+ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 aK4ZH}XHE" 4.2 定义布局设置 61 NAt; r 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 })^%>yLfc| 4.4 插入输入面 62 <Z58"dg.5 4.5 运行模拟 63 `(6g87h 4.6 预览最大值 65 2pn8PQfg) 4.7 绘制波导 69 xXn2M*g 4.8 指定输出波导的路径 69 UKfpoDhEe 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 DP<[Uz& 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 "+GKU) 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 3,4m|Z2) 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ( V^C7ix: 5.1 定义波导材料 75 _|qs-USA 5.2 定义布局设置 76 OZed+t= 5.3 创建波导 76 >UDb:N[ 5.4 修改输入平面 77 JMIS*njq^ 5.5 指定波导的路径 78 >wJt# ZB 5.6 运行模拟 79 3I%F,-r 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 .Bb86Y=3 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 <oP"kh<D4 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 cJ#|mzup 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 B9(e"cMm 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Rd^X. 6.2 定义布局结构 89 P]wCC`qi 6.3 绘制并定位波导 91 gHe%N?' 6.4 生成布局脚本 95 VGtKW kVH 6.5 插入和编辑输入面 97 IQya{e 6.6 运行模拟 98 =p29}^@@t 6.7 修改布局脚本 100 q]r?s%x 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 %tC3@S 7 应用预定义扩散过程 104 i!k5P".o^ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 /ig'p53jL 7.2 定义布局设置 106 5^ +QTQ 7.3 设计波导 107 +M %zOX/ 7.4 设置模拟参数 108 $Z!7@_Ys 7.5 运行模拟 110 _(.,<R5 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 NP_b~e6O= 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ,OilGTQ# 7.8 添加一个新的轮廓 111 :SD^?.W\iT 7.9 创建上方的线性波导 112 e+ckn 8 各向异性BPM 115 F^bzE5# 8.1 定义材料 116 '}|sRuftb 8.2 创建轮廓 117 @&
vtY._ 8.3 定义布局设置 118 JZM:R 8.4 创建线性波导 120 G<f"_NT 8.5 设置模拟参数 121 ?.%'[n>P 8.6 预览介电常数分量 122 <!qv$3/7 8.7 创建输入面 123 JVx
,1lth 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 VM [U&g<8n 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 7UzbS,$x 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 1O{x9a5Z?O 9.2 定义布局设置 130 *'&mcEpg 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 A0>u9Bn"Qw 9.4 编辑输入平面 132 Jfs$VGZP; 9.5 设置模拟参数 134 WP b4L9< 9.6 运行模拟 135 j4hiMI; 10 电光调制器 138 7[}K 2.W. 10.1 定义电解质材料 139 se:lKZZ] 10.2 定义电极材料 140 gPrIu+|F 10.3 定义轮廓 141 k@i+gV% 10.4 绘制波导 144 sVjM^y24 10.5 绘制电极 147 UNB'Xjp}@ 10.6 静电模拟 149 ',<Bo{ 10.7 电光模拟 151 ^A"TY 11 折射率(RI)扫描 155 o;D[F 11.1 定义材料和通道 155 l0%qj(4`6& 11.2 定义布局设置 157 B- `,h pp 11.3 绘制线性波导 160 a?]"|tQ' 11.4 插入输入面 160 %1Pn;bUU! 11.5 创建脚本 161 :UrS@W^B 11.6 运行模拟 163 ">LX>uYmX- 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 k Up[b~ 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 cJ>
#jl& 12.1 定义材料 165 <,S5(pZ 12.2 创建参考轮廓 166 |9X$@R 12.3 定义布局设置 166 jZX2)# a! 12.4 用户自定义轮廓 167 OE=]/([ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 A_mVe\(*M 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 `?H yDny 13.1 定义材料 173 et$VR: 13.2 创建钛扩散轮廓 173 8LMO2Wyq 13.3 定义晶圆 174 e{<r<]/j 13.4 创建器件 175 E>}(r%B 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 !Xzne_V< 13.6 定义电极区域 178 ?^<
E#2a w>]?gN?8Fe 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 rrSs Qq 13.8 运行模拟 182 rh6gB]X]3: 13.9 创建脚本 184 BcfW94 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 &H`A S6 14.1 理论背景 186 Wt%+q{ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 \:To>A32 14.3 生成脚本数据 190 0"vI6Lm 14.4 导出散射数据 193 l|z0aF;z 14.5 创建臂 194 #Oeb3U 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 *x;&fyR 14.7 加载两个臂的文件 200 %rmn+L),; 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 0^L>J"o 14.9 连接元件 202 ^bZ'z 14.10 运行模拟 203 YA:7^-Bv 14.11 创建图以查看结果 204 ~'[0-_]=f xxsax/h 有兴趣可以扫码加微联系 '>wr_
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