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光波导书籍-《OptiBPM入门教程》
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infotek
2023-07-07 10:46
光波导书籍-《OptiBPM入门教程》
/+*N.D'`t,
前 言
QJ(5o7Tfn
]28j$)6
随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。
IMncl=1
5F!Qn\{u{
OptiBPM是基于光束传输算法(BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM)来模拟光通过任意波导介质(各向同性与各向异性)。并可使用合适的数值方法,如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI,来进行计算,计算过程中可以使用合适的边界条件,如TBC和PML边界条件,以完成整个波导结构的仿真和分析,获得任意位置处的电磁场分布。
R(*t1R\
4"H*hKp
通过OptiBPM,科研人员可以同时观察近场分布(包含幅度、相位等),检测辐射以及方向场(Guided Field)。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率,减小风险并降低整体研发产品成本。
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^_i)XdPU
本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
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}O>4XFj
本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。
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L N Fe7<y
《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正
w@&z0ODJ
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月
4'=Q:o*w`
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目 录
4I$Y"|_e
1 入门指南 4
Y<u%J#'[
1.1 OptiBPM安装及说明 4
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1.2 OptiBPM简介 5
|(ab0b #
1.3 光波导介绍 8
2$kB^g!:o
1.4 快速入门 8
U65l o[
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
sT"ICooc
2.1 定义MMI耦合器材料 28
x s\<!
2.2 定义布局设置 29
[5p 3:D
2.3 创建一个MMI耦合器 31
T7"QwA
2.4 插入input plane 35
tM;cvc`/
2.5 运行模拟 39
05k'TqT{c
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
7%EIn9P
3 创建一个单弯曲器件 44
p<(a);<L
3.1 定义一个单弯曲器件 44
x?V^l*
3.2 定义布局设置 45
LdH1sHy*d`
3.3 创建一个弧形波导 46
R[v0T/
3.4 插入入射面 49
E b:iym0
3.5 选择输出数据文件 53
k kAg17 ^
3.6 运行模拟 54
bR)P-9rs
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
D.:`]W|
4 创建一个MMI星形耦合器 60
"i(f+N,)
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
D{Nd2G
4.2 定义布局设置 61
[n| }>
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
Ycm .qud ?
4.4 插入输入面 62
.tLRY
4.5 运行模拟 63
Z2m^yRQ(
4.6 预览最大值 65
*X$qgSW
4.7 绘制波导 69
y>0 @.
4.8 指定输出波导的路径 69
DJgM>&Y6,
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
Q2Ey RFT
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
*Vq'%b9
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
KTT!P 4
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
W|@SXO)DY
5.1 定义波导材料 75
h ChO
5.2 定义布局设置 76
JS8pN5
5.3 创建波导 76
w9GY/]
5.4 修改输入平面 77
hz;SDaBA
5.5 指定波导的路径 78
/<LjD
5.6 运行模拟 79
cJq{;~
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
#UymD-yII
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
(AZneK :*
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
;WN%tI)
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
Q$.CtECo
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
`_Iyr3HAf
6.2 定义布局结构 89
A ;`[va
6.3 绘制并定位波导 91
i=b'_SZ'
6.4 生成布局脚本 95
7YTO{E6]d\
6.5 插入和编辑输入面 97
E5P.x^
6.6 运行模拟 98
t"%~r3{
6.7 修改布局脚本 100
-M]/Xv]
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
ZT&[:>upR
7 应用预定义扩散过程 104
p +JOUW
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
?UflK
7.2 定义布局设置 106
,:}VbQ:3I
7.3 设计波导 107
79)iv+nf\l
7.4 设置模拟参数 108
7]L}~
7.5 运行模拟 110
u_ :gqvC=
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111
M-QQ
7.7 将模板以新的名称进行保存 111
:X9;KoJl-V
7.8 添加一个新的轮廓 111
U/U_q-z]
7.9 创建上方的线性波导 112
E]a,2{&8<
8 各向异性BPM 115
su\Lxv
8.1 定义材料 116
E?K(MT&@
8.2 创建轮廓 117
O>X!78]#K
8.3 定义布局设置 118
tJd/uQJ
8.4 创建线性波导 120
+BI%.A`2
8.5 设置模拟参数 121
96F+I!qC
8.6 预览介电常数分量 122
yP@#1KLa+
8.7 创建输入面 123
p0Ij4
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
?5d[BV
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
Jn?ZJZ
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
REJBm
9.2 定义布局设置 130
Gqar5
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
9WoTo ,q
9.4 编辑输入平面 132
G7-.d/8|^
9.5 设置模拟参数 134
\"K:<+RH
9.6 运行模拟 135
+@Kq
10 电光调制器 138
:oZ~&H5Q
10.1 定义电解质材料 139
<3k9 y^0
10.2 定义电极材料 140
Fok`-U
10.3 定义轮廓 141
x?R1/iHv
10.4 绘制波导 144
G"yhu +
10.5 绘制电极 147
g( eA?
10.6 静电模拟 149
M|z4Dy
10.7 电光模拟 151
G8W^XD
11 折射率(RI)扫描 155
Z79Y$d>G<E
11.1 定义材料和通道 155
$*0XWrE
11.2 定义布局设置 157
]ao%9:P;
11.3 绘制线性波导 160
[ dVRVm0N
11.4 插入输入面 160
)hA)`hL F
11.5 创建脚本 161
Xdf;'|HO
11.6 运行模拟 163
'! ;Xxe5
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
^j_t{h)W(0
12 应用用户自定义扩散轮廓 165
=WFG[~8
12.1 定义材料 165
F,GG>(6c
12.2 创建参考轮廓 166
-Ze2]^#dl
12.3 定义布局设置 166
PsS8b
12.4 用户自定义轮廓 167
98l-
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
LCpS}L;
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
XlxB%
13.1 定义材料 173
R?,XSJ
13.2 创建钛扩散轮廓 173
@JD!.3
13.3 定义晶圆 174
\9.@Tg8`
13.4 创建器件 175
9[\$\l
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
pe`&zI_`?
13.6 定义电极区域 178
fJG!TQJ[Y
13.7 定义输入平面和模拟参数 182
6$$ku
13.8 运行模拟 182
\]t}N
13.9 创建脚本 184
z6Yx )qBE<
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
/kd6Yq(y
14.1 理论背景 186
X9uYqvP\(
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
Je~Ybh
14.3 生成脚本数据 190
2`/p V0
14.4 导出散射数据 193
`>}e 5
14.5 创建臂 194
gtb,}T=1
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
e#uF?v]O
14.7 加载两个臂的文件 200
dr7ry"5Zq
14.8 在OptiSystem内完成布局 201
]u O|YLWp
14.9 连接元件 202
D~<0CQ3n.
14.10 运行模拟 203
O>L 5 dP
14.11 创建图以查看结果 204
iX'#~eK*<
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