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2024-06-17 08:14 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 G],W{<Pe Nx<fj=VJ 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}hHoSG]= k.wm{d]J 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。 gZ6tbp,X |\N))K-2D 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。 LuWY}ste DS=Dg@y 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。 RH"EO4 "BvDLe': 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。 Q6d>tqW hq B+[L/C}=; 《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 P.kf|,8L 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 vO8CT-) ~/;shs<9EM PF:'dv 目 录 *P+8^t#Vp 1 入门指南 4 h/7_I uD 1.1 OptiBPM安装及说明 4 Cf3<;Mp< 1.2 OptiBPM简介 5 uk)D2.eS, 1.3 光波导介绍 8 hv )d 1.4 快速入门 8 @Wd1+Yky 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 %[fZ@!B 2.1 定义MMI耦合器材料 28 ]_2<uK}fg 2.2 定义布局设置 29 Q`BB@E 2.3 创建一个MMI耦合器 31 #fxdZm, 2.4 插入input plane 35 EkEQFd 5g 2.5 运行模拟 39 bqRO-\vO 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 e4-7&8N+ 3 创建一个单弯曲器件 44 yOyuMZo6 3.1 定义一个单弯曲器件 44 r_3=+ 3.2 定义布局设置 45 x_#'6H\1ga 3.3 创建一个弧形波导 46 %R?#Y1Tq; 3.4 插入入射面 49 zJG=9C? 3.5 选择输出数据文件 53 xi=Qxgx0I 3.6 运行模拟 54 >RXDuCVi 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 XO}v8nWV 4 创建一个MMI星形耦合器 60 &\<?7Qj3U| 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 $rH}2 4.2 定义布局设置 61 PRN%4G 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 1qh SN#s{_ 4.4 插入输入面 62 R^Y_i 4.5 运行模拟 63 ;% 4N@Z 4.6 预览最大值 65 "@rXN"4 4.7 绘制波导 69 }N@+bNh~ 4.8 指定输出波导的路径 69 `,)%<} 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 mxl"Y&l2< 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 C^ Oy.s 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 =7-@&S=?s 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]Yt,|CPe2 5.1 定义波导材料 75 Ia-nA|LBxI 5.2 定义布局设置 76 H`NT`BE 5.3 创建波导 76 Fd >epvR 5.4 修改输入平面 77 k4YW;6<C+ 5.5 指定波导的路径 78 ^zR*s |1Q 5.6 运行模拟 79 I=&Kn@^ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ^q/_D%]C 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 2E0$R%\ 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 YfVZ59l4y6 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 2~QN#u|UC3 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ,5P
tB]8&3 6.2 定义布局结构 89
~ P!%i9e_ 6.3 绘制并定位波导 91 1IWP~G 6.4 生成布局脚本 95 aaFt=7(K 6.5 插入和编辑输入面 97 ?Z"<&tsZ 6.6 运行模拟 98 <xr\1VjA 6.7 修改布局脚本 100 %#@5(_' 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 <>fT_ 7 应用预定义扩散过程 104 ~A-D>.ZH 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 zl!Y(o!@ 7.2 定义布局设置 106 e%JH q 7.3 设计波导 107 d 8M8O3 7.4 设置模拟参数 108 6_O3/ 7.5 运行模拟 110 v)rQ4
wD: 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 "j?\Ze* 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 wU/BRz8I 7.8 添加一个新的轮廓 111 l&uBEYx 7.9 创建上方的线性波导 112 2q%vd=T 8 各向异性BPM 115 t? [8k&Z 8.1 定义材料 116 v42Z&PO
8.2 创建轮廓 117 vXeI)vFK 8.3 定义布局设置 118 +cC$4t0$^A 8.4 创建线性波导 120 'Sjt*2blq 8.5 设置模拟参数 121 .@3bz
8.6 预览介电常数分量 122 0v'!(&m 8.7 创建输入面 123 &``nYI g/ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 2G)q?_Q4S 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 B"2#}HM 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ]%I|C++0 9.2 定义布局设置 130 Ys@G0}\3G 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 }TwSSF|}3 9.4 编辑输入平面 132 lH%-#2] 9.5 设置模拟参数 134 eTZ2f 9.6 运行模拟 135 QZamf
lk 10 电光调制器 138 2t`d.s= 10.1 定义电解质材料 139 ^/7L(
10.2 定义电极材料 140 Jn)DZv8? 10.3 定义轮廓 141 ,_RPy2N 10.4 绘制波导 144 zOA2chy4 10.5 绘制电极 147 NLF6O9 10.6 静电模拟 149 Qs;MEt 1 10.7 电光模拟 151 {}N=pL8MS 11 折射率(RI)扫描 155 <,I]=+A 11.1 定义材料和通道 155 T {zz3@2? 11.2 定义布局设置 157 J|:Zs1.<d 11.3 绘制线性波导 160 %2<u>=6byG 11.4 插入输入面 160 |!"qz$8fB 11.5 创建脚本 161 Ygfv? 11.6 运行模拟 163 @&GfCg5Cb 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 pX]"^f1?O 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ;B6m;[M+ 12.1 定义材料 165 (v1~p3H 12.2 创建参考轮廓 166 l[M?"<Ot; 12.3 定义布局设置 166 ~<q^4w.=7C 12.4 用户自定义轮廓 167 @t<KS& 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 B),Z*lpC 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 d2(3 , 13.1 定义材料 173 Z$:iq 13.2 创建钛扩散轮廓 173 GNab\M. 13.3 定义晶圆 174 T9&bY>f? 13.4 创建器件 175 >!%F$$ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 <^fvTb &* 13.6 定义电极区域 178 o6A1;e Bf{c4YiF [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] xBg.QV 13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 M*7:-Tb]C 13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 @szr '&\%A 14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 N=~aj7B% 14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 od RtJ[
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 pW1(1M)[%Z 14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 gPw{'7'U 14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 y$U(oIU> 14.11 创建图以查看结果 204 3jDAj!_ea C7xmk;c
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