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《OptiBPM入门教程》
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infotek
2023-01-03 08:49
《OptiBPM入门教程》
e;VIL 2|
前 言
C5@V/vA
k6(r !mc
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。
ECcZz.
sbo^"&%w
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。
j U[ O
2(M6(xH>
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。
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u6Je@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。
fD4ICO @
.Cz %:%9
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。
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wO.iKX;
《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
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上海讯技光电科技有限公司
2021年4月
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目 录
k?6z_vu
1 入门指南 4
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1.1 OptiBPM安装及说明 4
bAwl:l\`
1.2 OptiBPM简介 5
=f1B,%7G+5
1.3 光波导介绍 8
\or G63T:
1.4 快速入门 8
jrMe G.e=D
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
LF*&(NC
2.1 定义MMI耦合器材料 28
tPfFqqT
2.2 定义布局设置 29
=ll=)"O
2.3 创建一个MMI耦合器 31
~1kXUWq3
2.4 插入input plane 35
+&|S'7&{
2.5 运行模拟 39
q|.dez'
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
f)Xr!7
3 创建一个单弯曲器件 44
IMGP'g
3.1 定义一个单弯曲器件 44
>\Sr{p5KR
3.2 定义布局设置 45
mQ~:Y
3.3 创建一个弧形波导 46
NbRn*nb/T
3.4 插入入射面 49
nBItO~l
3.5 选择输出数据文件 53
;GGK`V
3.6 运行模拟 54
E=]4ctK
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
"v-(g9(
4 创建一个MMI星形耦合器 60
%^]?5a!
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
eH%RNtP`
4.2 定义布局设置 61
#^#HuDH
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
S9| a$3K'
4.4 插入输入面 62
ANi)q$:{
4.5 运行模拟 63
je/!{(
4.6 预览最大值 65
~b~2 >c9
4.7 绘制波导 69
,u9M<B<F
4.8 指定输出波导的路径 69
@A<PkpNL
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
%?Y[Bk3p
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
bM,1 f/^
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
5ETip'<KT6
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
gJ$K\[+
5.1 定义波导材料 75
_+l1b"^s1
5.2 定义布局设置 76
tWeFEVg
5.3 创建波导 76
ZraT3
5.4 修改输入平面 77
.Dg*\ h
5.5 指定波导的路径 78
5N[9 vW
5.6 运行模拟 79
)\uO9PB[O
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
p>v U?eF
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
``VW;l{
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
tCG76LH
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
mLV[uhq
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
Gq<X4C#|
6.2 定义布局结构 89
Z6p5*+
6.3 绘制并定位波导 91
~@ jY[_
6.4 生成布局脚本 95
EZ;"'4;W
6.5 插入和编辑输入面 97
X1{[}!
6.6 运行模拟 98
bg,9@ }"F
6.7 修改布局脚本 100
e= vsuqGT
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
7Z ;?b0W
7 应用预定义扩散过程 104
WYB{% yf
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
ev1 W6B-a
7.2 定义布局设置 106
QqNW}:#
7.3 设计波导 107
(Rt7%{*
7.4 设置模拟参数 108
bHLT}x/Gw
7.5 运行模拟 110
zmj"fN{\
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
NA3\
7.7 将模板以新的名称进行保存 111
k3?rp`V1
7.8 添加一个新的轮廓 111
c~QS9)=E
7.9 创建上方的线性波导 112
hpTDxh'?$C
8 各向异性BPM 115
css64WX^0c
8.1 定义材料 116
K~=UUB
8.2 创建轮廓 117
!`1'2BC
8.3 定义布局设置 118
9O{b]=>wq
8.4 创建线性波导 120
fXI:Y8T
8.5 设置模拟参数 121
Q+4tIrd+
8.6 预览介电常数分量 122
_Z5Mw+=19
8.7 创建输入面 123
!q"W{P
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
WE]e m >
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
KL$bqgc(p3
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
Y!iZW
9.2 定义布局设置 130
HbP!KVHyk1
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
Hbv6_H
9.4 编辑输入平面 132
'lHdOG
9.5 设置模拟参数 134
`.s({/|[
9.6 运行模拟 135
ARcB'z\r
10 电光调制器 138
w 4[{2
10.1 定义电解质材料 139
.920{G?l5
10.2 定义电极材料 140
`Al;vVMRO
10.3 定义轮廓 141
Y0?5w0{
10.4 绘制波导 144
[Nn`l,
10.5 绘制电极 147
X7k.zlH7T
10.6 静电模拟 149
l Va &"
10.7 电光模拟 151
U9b?i$
11 折射率(RI)扫描 155
=UyLk-P w
11.1 定义材料和通道 155
W9NX=gE4
11.2 定义布局设置 157
D %Xo&V[
11.3 绘制线性波导 160
&0f5:M{P
11.4 插入输入面 160
;WR,eI..
11.5 创建脚本 161
F:x [
11.6 运行模拟 163
(o3 Iy
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
%|s+jeUDn|
12 应用用户自定义扩散轮廓 165
(#+^&1
12.1 定义材料 165
boDt`2=
12.2 创建参考轮廓 166
8M!:N(a
12.3 定义布局设置 166
*_>Lmm.yh
12.4 用户自定义轮廓 167
vWAL^?HUP
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
D3|I:Xm
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
<&C]sb
13.1 定义材料 173
f^W;A"+
13.2 创建钛扩散轮廓 173
ZP{*.]Qu
13.3 定义晶圆 174
9B;{]c
13.4 创建器件 175
H;RwO@v
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
$Xq!L
13.6 定义电极区域 178
|i++0BU
13.7 定义输入平面和模拟参数 182
-'6Dg
13.8 运行模拟 182
eM8}X[
13.9 创建脚本 184
#U14-^7
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
X&kp;W
14.1 理论背景 186
&jmRA