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2024-01-22 14:41 |
波导光通信——《OptiBPM入门教程》
前 言 !X[7m VTX6_&Hc1g 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。 .WBp!*4 NE &{_i! 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。 v4X ` Ul* T;,,! 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。 m*lcIa )g^O'e=m 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。 0hXx31JN N U{@2kg- 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。 s._,IW;
4~;M\h 《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 [{>1wJ Pdj 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 y M-k]_ IF6-VFY:6 Z(LTHAbBk| 目 录 mM{cH= 1 入门指南 4 ?O]RQXsZ2 1.1 OptiBPM安装及说明 4 $:A80(#+ 1.2 OptiBPM简介 5 ]$-<< N{}' 1.3 光波导介绍 8 AW!A+?F6 1.4 快速入门 8 ?jvuTS 2 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 gC_KT,=H; 2.1 定义MMI耦合器材料 28 [;~"ctf{ 2.2 定义布局设置 29 lPtML<a 2.3 创建一个MMI耦合器 31 bFH`wLW 2.4 插入input plane 35 >V\^oh)t]t 2.5 运行模拟 39 p3T:Y_ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 L7.SH#m 3 创建一个单弯曲器件 44 R.
vVl+ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Otf{)f 3.2 定义布局设置 45 bu08`P9 3.3 创建一个弧形波导 46 z"Cyjmg" 3.4 插入入射面 49 ~Jj~W+h 3.5 选择输出数据文件 53 );n/G 3.6 运行模拟 54 p|BoEITL 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 .t&G^i'n 4 创建一个MMI星形耦合器 60 $ 1m}lXk 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 W u$yB! 4.2 定义布局设置 61 YJ~mcaw 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Ua=r24fy 4.4 插入输入面 62 !*?9n^PaF 4.5 运行模拟 63 59+KOQul6 4.6 预览最大值 65 ',rK\&lL6 4.7 绘制波导 69 OF-VVIS 4.8 指定输出波导的路径 69 YPCitGBl 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 UG}2q:ST 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 1i)3!fH0:
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 cF?0=un 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 *D9H3M[o# 5.1 定义波导材料 75 } .<(L 5.2 定义布局设置 76 nI1(2a1 5.3 创建波导 76 ~_g{P3 5.4 修改输入平面 77 lJT"aXt'M 5.5 指定波导的路径 78 ]M'~uTf 5.6 运行模拟 79 4x#tUzb; 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 lWT`y 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 rI6+St 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 j9vK~_?; 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 AD@ {7 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 QBN\wL8g 6.2 定义布局结构 89 qOnGP{ 6.3 绘制并定位波导 91 ibG>|hV 6.4 生成布局脚本 95 w8 `1'*HG 6.5 插入和编辑输入面 97 o/n4M]G 6.6 运行模拟 98 t`>Z#=cl\ 6.7 修改布局脚本 100 YBF$/W+=9| 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 f$vTD ak 7 应用预定义扩散过程 104 k]`-Y E 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Bvh{|tP4 7.2 定义布局设置 106 [9#zEURS 7.3 设计波导 107 Z_Y'#5o# 7.4 设置模拟参数 108 \<G"9w 7.5 运行模拟 110 }d;6.~Gw 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 Xil;`8h 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 7T t!hf 7.8 添加一个新的轮廓 111 O}p<"3Ub 7.9 创建上方的线性波导 112 (mKH,r 8 各向异性BPM 115 a;M{-G 8.1 定义材料 116 ^5(d^N 8.2 创建轮廓 117 P|]r*1^5 8.3 定义布局设置 118 IOY7w"|LW 8.4 创建线性波导 120 Vo6g /h?` 8.5 设置模拟参数 121 e0otr_)3F 8.6 预览介电常数分量 122 4"\cA:9a 8.7 创建输入面 123 %O<8H7e)V 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ?,8+1"|$A] 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Jyr
V2Tk^ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 a ~W 9.2 定义布局设置 130 JY^i 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 &g1\0t 9.4 编辑输入平面 132 fFWi
3. 9.5 设置模拟参数 134 #.$y 9.6 运行模拟 135 dM P'Vnfj 10 电光调制器 138 H\\FAOj 10.1 定义电解质材料 139 4l68+ 10.2 定义电极材料 140 n;Q8Gg2U 10.3 定义轮廓 141 QG2 Zh9R 10.4 绘制波导 144 T#*H 10.5 绘制电极 147 Au}l^&,zN 10.6 静电模拟 149 `|nCnT' 10.7 电光模拟 151 v\@RwtP 11 折射率(RI)扫描 155 gq/Za/!6 11.1 定义材料和通道 155 { I\og 11.2 定义布局设置 157 ws^Ne30 R 11.3 绘制线性波导 160 h:r?:C>n 11.4 插入输入面 160 ( }Bb=~ 11.5 创建脚本 161 />/e 11.6 运行模拟 163 u*rP8GuS 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 c;fLM`{* 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 +}a(jO 12.1 定义材料 165 j%^4
1 y 12.2 创建参考轮廓 166 #8yo9g6 12.3 定义布局设置 166 f.+1Ubq!5 12.4 用户自定义轮廓 167 |5O>7~Tp 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 n-yUt72 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 .g\Oj0Cbxh 13.1 定义材料 173 6$'*MpYF4 13.2 创建钛扩散轮廓 173 k0K$OX*:e 13.3 定义晶圆 174 '?L^Fa_H 13.4 创建器件 175 MGt>:&s(] 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 UeLO `Ug0; 13.6 定义电极区域 178 ,w H~.LHi [table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 7bihP@I! 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 nReld
:#T 13.8 运行模拟 182 3?I! 13.9 创建脚本 184 p?,<{mAe 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 M(LIF^'U:m 14.1 理论背景 186 C&MqH.K 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 hpb|| V 14.3 生成脚本数据 190 4n7Kz_!SVf 14.4 导出散射数据 193 Zr2!}jD9a 14.5 创建臂 194 ] \_tO 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 s(3HZ>qx; 14.7 加载两个臂的文件 200 80[# 6` 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 /pPH D] 14.9 连接元件 202 9&AO 14.10 运行模拟 203 'yq?xlIj 14.11 创建图以查看结果 204 V3q`V/\ e'G=.: ]有兴趣可以扫码加微联系 A@)Q-V8*9s [attachment=125394]
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