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2024-01-22 14:41 |
波导光通信——《OptiBPM入门教程》
前 言 )./%/
_*K J c~{ E 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。 }I\hOL KF"&9nB 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。 C?3?<FDL 2vit{ 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。 '}D$"2I* "c6(=FFq 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 x]gf3Tc58 l 6;}nG 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 }!-K )j . %y/8i%@6 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 d +Vx:`tT 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 tp,e:4\8Q dX0"h5v1 wh\J)pA1 目 录 F~cvob{ 1 入门指南 4 zd+_
BPT 1.1 OptiBPM安装及说明 4 qe!\ oh 1.2 OptiBPM简介 5 ; c'9Xyl- 1.3 光波导介绍 8 5ap~;t 1.4 快速入门 8 ,rB"ag ! 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 F;mK)Q- 2.1 定义MMI耦合器材料 28 (YbRYu 2.2 定义布局设置 29 :dtX^IT 2.3 创建一个MMI耦合器 31 AiT&:'<UT 2.4 插入input plane 35 |uT&`0T'e` 2.5 运行模拟 39 e7<//~W7W 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 EPQ~V 3 创建一个单弯曲器件 44 abq$OI 3.1 定义一个单弯曲器件 44 p=Nord 3.2 定义布局设置 45 Ri@`sc{n 3.3 创建一个弧形波导 46 Cc?BJ 3.4 插入入射面 49 LeA=*+zP[ 3.5 选择输出数据文件 53 &VIX?UngE 3.6 运行模拟 54 ^ $M@yWX6 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 f3>8ZB4 4 创建一个MMI星形耦合器 60 8#gS{ 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 0ivlKe% 4.2 定义布局设置 61 wL'tGAv 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 (Yzy;"iAu 4.4 插入输入面 62 Y~qv 0O6K 4.5 运行模拟 63 g.v)qB 4.6 预览最大值 65 Hz}6XS@ 4.7 绘制波导 69 P&@:'' 4.8 指定输出波导的路径 69 17Q1Xa 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 V[R33NYG 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 u.wm;eK[ 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 5} 9}4e 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 '2u(fLq3h 5.1 定义波导材料 75 #Y3:~dmJ- 5.2 定义布局设置 76 'E2\e!U/ 5.3 创建波导 76 ,O@xv 5.4 修改输入平面 77 g0m6D:f 5.5 指定波导的路径 78 &C eG4_Mi 5.6 运行模拟 79 a
D* 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 =)Cqjp 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 3Zm'09A-. 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 x&6SjlDb$K 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 "T/
vE 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
5:mS~ 6.2 定义布局结构 89 VtX9}<Ch~ 6.3 绘制并定位波导 91 -e"~UDq` 6.4 生成布局脚本 95 z
z@;UbD" 6.5 插入和编辑输入面 97 -jc8ku3* 6.6 运行模拟 98 SbNs# 6.7 修改布局脚本 100 V6.xp{[ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 T~%}(0=m 7 应用预定义扩散过程 104 =&QC&CqEi 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 <#U9ih
2 7.2 定义布局设置 106 wN [mU 7.3 设计波导 107 >E;-asD 7.4 设置模拟参数 108 WPBn?vb0< 7.5 运行模拟 110 \atztC{-L> 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Vy;f 4;I{ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 &uwj&-u? 7.8 添加一个新的轮廓 111 6#S}EaWf 7.9 创建上方的线性波导 112 bi:m;R 8 各向异性BPM 115 gA)!1V+: 8.1 定义材料 116 S^,1N4 8.2 创建轮廓 117 R;9H`L/> 8.3 定义布局设置 118 !`8WNY?K 8.4 创建线性波导 120 MHN?ZHC) 8.5 设置模拟参数 121 v:*t5M
> 8.6 预览介电常数分量 122 $d1+ d;Mn 8.7 创建输入面 123 - aCtk$3 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 2Y~6~*8*~ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 GE`:bC3 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 nJJ9>#<g$ 9.2 定义布局设置 130 l MCoc 'ae 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 W+
tI(JZ 9.4 编辑输入平面 132 ze!S4&B 9.5 设置模拟参数 134 AtRu)v6r 9.6 运行模拟 135 dmHpF\P5f 10 电光调制器 138 -!uut7Z| 10.1 定义电解质材料 139 T+z]ztO 10.2 定义电极材料 140 YqsN#E3pf 10.3 定义轮廓 141 c}iVBN6~.< 10.4 绘制波导 144 ViV"+b#gu 10.5 绘制电极 147 BJI}gm2y 10.6 静电模拟 149 +u%^YBr 10.7 电光模拟 151 7XKPC+)1ya 11 折射率(RI)扫描 155 c\i`=>%b@ 11.1 定义材料和通道 155 +I$c+WfU 11.2 定义布局设置 157 IwC4fcZX6 11.3 绘制线性波导 160 Ri]7=.QI` 11.4 插入输入面 160 _6a+" p 11.5 创建脚本 161 =M"H~;f] 11.6 运行模拟 163 '=!@s1;{[; 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 IUco
8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 yT Pi/=G 12.1 定义材料 165 3L$_OXx 12.2 创建参考轮廓 166 (lwrk( 12.3 定义布局设置 166 zk8 o[4 12.4 用户自定义轮廓 167 k0IW,z% 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 7n*,L5%?]4 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 NG-Wn+W@b 13.1 定义材料 173 :'aT4 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Jz D
Mx? 13.3 定义晶圆 174 o:ki IZ] 13.4 创建器件 175 {9sA'5 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
ta]B9&c 13.6 定义电极区域 178 {6%vmMbJ [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] n}9vAvC 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 rQ|^HNj 13.8 运行模拟 182 L/1zG/@ 13.9 创建脚本 184 L(a&,cdh 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
,lX5-1H 14.1 理论背景 186 ugexkdgM 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 >r%L=22+ 14.3 生成脚本数据 190 &V7@ TZ 14.4 导出散射数据 193 F&US-ce:M 14.5 创建臂 194 :TU;%@7 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 "p>$^ 14.7 加载两个臂的文件 200 )(~s-x^\z@ 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 8Xpf|?. 14.9 连接元件 202 !g}?x3 14.10 运行模拟 203 lqFDX
d 14.11 创建图以查看结果 204 ~m^.&mv3/ Qs2E>C ]有兴趣可以扫码加微联系 9"Vch;U$ [attachment=125394]
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