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2023-11-03 08:44 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 kN g{ w,zm$s ^ 随着时代的发展,人们对光网络带宽的需求越来越高,光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中,存在着许多的波导类元件,如分束器,耦合器,复用器,AWG等,这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员,可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计,这可以大大降低时间成本和物料成本。 ]|8*l]oc 1$n!Lj=5 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/o
\pyH Ha/Gn!l 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。 <Kk[^.7C; 3kJ7aBiR< 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。 /4>|6l= (.~,I+Cz' 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。 LZ4Z]!V tGwQUn 《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 {fxytiH8 QD*\zB
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 OrRU$5Lo [attachment=122007] @$7l 目 录 Tqm)- |[ 1 入门指南 4 )U+Pt98" 1.1 OptiBPM安装及说明 4 NOQSL T= 1.2 OptiBPM简介 5 jmr1e).]; 1.3 光波导介绍 8 k/m-jm_h 1.4 快速入门 8 S]<%^W' 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 1#V&'A 2.1 定义MMI耦合器材料 28 MT^krv(G 2.2 定义布局设置 29 t@cImmh\T 2.3 创建一个MMI耦合器 31 Ou5,7Ne 2.4 插入input plane 35 nV_[40KP_ 2.5 运行模拟 39 9RQw6rL 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 +kM*BCPYE 3 创建一个单弯曲器件 44 115zvW 3.1 定义一个单弯曲器件 44 yIf>8ed]# 3.2 定义布局设置 45 qlg?'l$03) 3.3 创建一个弧形波导 46 %Hpz^<` 3.4 插入入射面 49 iUOGuiP 3.5 选择输出数据文件 53 </li<1 3.6 运行模拟 54 (;2]`D [x 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 NaC}KI` 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ]cP$aixd 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ZJ'FZ8Sx 4.2 定义布局设置 61 \heQVWRl 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 kWxcB7)uk 4.4 插入输入面 62 KFf6um 4.5 运行模拟 63 A08{]E#v> 4.6 预览最大值 65 T?EFY}f 4.7 绘制波导 69 B'-L-]\H 4.8 指定输出波导的路径 69 [' cq 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 QmY1Bn?s 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 cE7IHQ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 f1RX`rXf 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;2Za]%' 5.1 定义波导材料 75 A>Xt 5vk+ 5.2 定义布局设置 76 |YK4V(5x 5.3 创建波导 76 C^9bur/ 5.4 修改输入平面 77 4qg]
oiT 5.5 指定波导的路径 78 ]7
2wv#- 5.6 运行模拟 79 {f[X) 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 O_|p{65 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 nhI1`l& 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 :'K%&e?7s 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 )jm u*D5N 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 &/{x7;e 6.2 定义布局结构 89 |s{[<; 6.3 绘制并定位波导 91 g/jlG%kI} 6.4 生成布局脚本 95 r|JZU 6.5 插入和编辑输入面 97 +Hf Zs"x 6.6 运行模拟 98 yUlYf#`H 6.7 修改布局脚本 100 +I_p\/J?w/ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Fy-|E>@]D 7 应用预定义扩散过程 104 /+{1;}AT 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 9/4Bx!~A 7.2 定义布局设置 106 ?%wM 8? 7.3 设计波导 107 ZE"Z_E;r 7.4 设置模拟参数 108 .h@HAnmE 7.5 运行模拟 110 :yE7jXB 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Q\{$&0McF 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 707-iLkt.1 7.8 添加一个新的轮廓 111 W6L}T,epX 7.9 创建上方的线性波导 112 bT#re 8 各向异性BPM 115 Bw8&Amxx: 8.1 定义材料 116 @DK;i_i 8.2 创建轮廓 117 EP}NT)z,{ 8.3 定义布局设置 118 0\Ga&Q0-(O 8.4 创建线性波导 120 riY[p, 8.5 设置模拟参数 121 8[mj*^P 8.6 预览介电常数分量 122 wwh)B92Y5 8.7 创建输入面 123 drEND`,@6| 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 oZ"93]3- 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 5$Aiez~tBq 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 u<a =TPAU 9.2 定义布局设置 130 &~a/Upz0]_ 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Hsi<!g. 9.4 编辑输入平面 132 nN[gAM ( 9.5 设置模拟参数 134 KvfZj 9.6 运行模拟 135 ,?ci+M) 10 电光调制器 138 7(1UXtT 10.1 定义电解质材料 139 n
2m!a0; 10.2 定义电极材料 140 `Wy8g?d;bn 10.3 定义轮廓 141 g
xf|L>= 10.4 绘制波导 144 +oe%bk|A 10.5 绘制电极 147 { 0vHgi 10.6 静电模拟 149 (b4;c=<[{ 10.7 电光模拟 151 }~3 %KHT 11 折射率(RI)扫描 155 :c^9\8S
11.1 定义材料和通道 155 kG70j{gf 11.2 定义布局设置 157 Q^z&;%q1 11.3 绘制线性波导 160 M~#%
[?iU 11.4 插入输入面 160 CxW-lU3G` 11.5 创建脚本 161 )3RbD#? 11.6 运行模拟 163 9;k!dM 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 !
fSM6Vo 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 E2a00i/9Y 12.1 定义材料 165 Bh*7uNM 12.2 创建参考轮廓 166 #I|jFn9 12.3 定义布局设置 166 !JE=QG" 12.4 用户自定义轮廓 167 *g;4?_f 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
oiY&O]} 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ^lYa9k 13.1 定义材料 173 c<J/I_! 13.2 创建钛扩散轮廓 173 UM QsYD) 13.3 定义晶圆 174 Lp}>WCams 13.4 创建器件 175 g4fe(.?c, 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5\|u]
~b 13.6 定义电极区域 178 XexslzI 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 =f*Wj\ 13.8 运行模拟 182 Z UCz-53 13.9 创建脚本 184 jQLiqi` 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 t,m},c(B: 14.1 理论背景 186 84uHK)h<% 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 P-c<[DSM'I 14.3 生成脚本数据 190 #Z.2g]. 14.4 导出散射数据 193 ,F)9{ <r] 14.5 创建臂 194 _[_mmf1;:' 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 A]k-bX= s 14.7 加载两个臂的文件 200 9V5d=^ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 hRWRXC9 14.9 连接元件 202 $7bl,~Z 14.10 运行模拟 203 x!@P|c1nKC 14.11 创建图以查看结果 204 )^'g2gVK+p 有兴趣可以扫码加微咨询 rS3* k3 WMw]W& [attachment=122006]
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