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infotek 2024-10-16 14:21

光波导《OptiBPM入门教程》

前  言 rxO2js  
GOSI3RRn  
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。 8yW oPm<A  
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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。 ;50_0Mv;(:  
*8ExRQZ$  
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。 *fO{ a  
U,lJ"$'  
本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 l12$l<x&M  
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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。 ?`zgq>R}w[  
H<ZU#U0FZf  
《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 Fvxu >BK  
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上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 "%@uO)A /  
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目 录
BwJuYH7QJ$  
1 入门指南 4 m= b~i^@  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 A%vsno!  
1.2 OptiBPM简介 5 eeUp 1g  
1.3 光波导介绍 8 m_!U}!  
1.4 快速入门 8 0m+8P$)C%  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 D6Y6^eS-  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 cX At :m  
2.2 定义布局设置 29 GIv){[i  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 z]Acs  
2.4 插入input plane 35 P` '$  
2.5 运行模拟 39 sg'NBAo"  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 E=/[s]@5  
3 创建一个单弯曲器件 44 U&y`-@A4  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 t#<KxwhcN  
3.2 定义布局设置 45 u8OxD  
3.3 创建一个弧形波导 46 u{bL-a8}  
3.4 插入入射面 49 :w?7j_p#  
3.5 选择输出数据文件 53 IX?ZbtdX$`  
3.6 运行模拟 54 F* #h9 Y  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 [.q(h/b  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 "A]Y~iQ  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 zH'2s-.bi  
4.2 定义布局设置 61 y67uH4&Vm  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 <]8^J}8T{D  
4.4 插入输入面 62 k|O,1  
4.5 运行模拟 63 Q-zdJt  
4.6 预览最大值 65 >$ F:*lO  
4.7 绘制波导 69 M^H90GN)X  
4.8 指定输出波导的路径 69 E '%lxr  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ,w&:_n  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 p\U*;'hv  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 >;i\v7  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 <4zT;:NQ  
5.1 定义波导材料 75 (L|}`  
5.2 定义布局设置 76 C(]'&~}(  
5.3 创建波导 76 wO"GtVd  
5.4 修改输入平面 77 ;aK.%-s-Z  
5.5 指定波导的路径 78 0RyFv+  
5.6 运行模拟 79 3C"_$?y"  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 fr#Qz{  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 <lOaor c  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 'XTs -=  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 iMWW%@U^=  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ;,0lUcV  
6.2 定义布局结构 89 GOW"o"S  
6.3 绘制并定位波导 91 d,R6` i  
6.4 生成布局脚本 95 [A_r1g&_  
6.5 插入和编辑输入面 97 Ky&KF0  
6.6 运行模拟 98 9bEM#Hj  
6.7 修改布局脚本 100 ,QS'$n  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 lcig7%  
7 应用预定义扩散过程 104 M5Wl3tZL  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 l#6&WWmr  
7.2 定义布局设置 106 Wg(bD,  
7.3 设计波导 107 baIbf@t/  
7.4 设置模拟参数 108 k ]bPI$  
7.5 运行模拟 110 IIax gfhZ  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 gPUo25@pn*  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 6F`\YSn+  
7.8 添加一个新的轮廓 111 kV 1vb  
7.9 创建上方的线性波导 112 B+Q+0tw*i  
8 各向异性BPM 115 NQ!<f\m4n  
8.1 定义材料 116 C*O ,rm}  
8.2 创建轮廓 117 MOyT< $  
8.3 定义布局设置 118 6To:T[ z#  
8.4 创建线性波导 120 taCCw2s-8*  
8.5 设置模拟参数 121 ! IgoL&=  
8.6 预览介电常数分量 122 a)S(p1BGg  
8.7 创建输入面 123 u0 BMyH  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 .\)k+ R  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 !2tw,QM  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 3`rIV*&_{  
9.2 定义布局设置 130 HZuiVW8  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 &9@gm--b:  
9.4 编辑输入平面 132 !u%9;>T7  
9.5 设置模拟参数 134 bqjr0A7{  
9.6 运行模拟 135 jnDQ{D  
10 电光调制器 138 j=Q$K #sBt  
10.1 定义电解质材料 139 gr\@sx?b  
10.2 定义电极材料 140 *N'hA5.z  
10.3 定义轮廓 141 hA5,w_G/  
10.4 绘制波导 144 /4H[4m]I  
10.5 绘制电极 147 *pK lA&_  
10.6 静电模拟 149 ?k::tNv0  
10.7 电光模拟 151 -s89)lUkS  
11 折射率(RI)扫描 155 2R] XH 0   
11.1 定义材料和通道 155 V*~423  
11.2 定义布局设置 157 a6qwL4  
11.3 绘制线性波导 160 m8u=u4z("  
11.4 插入输入面 160 |f3U%2@  
11.5 创建脚本 161 3/l\ <{  
11.6 运行模拟 163 _^b@>C>O  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 +:!ScG*  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1w bTqc  
12.1 定义材料 165 E+Im~=m$  
12.2 创建参考轮廓 166 %GS\1 Q%  
12.3 定义布局设置 166 XW^8A 77H  
12.4 用户自定义轮廓 167 S{ey@ X(  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 `>\4"`I  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 %awVVt{aG  
13.1 定义材料 173 . Jb?]n  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 s1Okoxh/!V  
13.3 定义晶圆 174 _l<| 1nH  
13.4 创建器件 175 0w'|d@*wV  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 N tO?  
13.6 定义电极区域 178 =Iy/cHK  
>"O1`xdG  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ||`qIElAW,  
13.8 运行模拟 182 BL0 |\&*1  
13.9 创建脚本 184 .E#<fz  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 61L7 -~  
14.1 理论背景 186 6{ C Fe|XN  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 3y/1!A3  
14.3 生成脚本数据 190 U|9U(il  
14.4 导出散射数据 193 "NJ ,0A  
14.5 创建臂 194 z^gi[ mi  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ~~ U<  
14.7 加载两个臂的文件 200 L)1C'8 ).  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 =zz+<!!  
14.9 连接元件 202 \m%J`{Mt  
14.10 运行模拟 203 HRj7n<>L=  
14.11 创建图以查看结果 204
{zY`h6d  
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infotek 2024-11-12 14:38
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