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2024-02-23 11:27 |
《OptiBPM入门教程》
前 言 5VP0Xa ~ "!D y[J 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。 L-}J=n\ g9q}D- 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。 ,[IDC3.4^R Db<#gH 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。 Vi: ^bv $%q=tn'EX 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法,旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 %0} ^M1 }04mJY[ 本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景,第二~十三章,分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件,如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等,并包含了创建各类波导的方法和分析方法,如参数扫描,脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件,导入到OptiSystem(一款光通信系统模拟仿真软件)中做联合仿真,可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 !ig&8: *
eC[74Kng 《OptiBPM入门指南》,是由上海讯技光电工程师翻译整理而来,译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助,通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处在所难免,敬请同行读者批评和指正 GyWa=KW.u |mE;HvQF
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 # H
w(w C6[W/,eS 目 录 ) jH`lY) 1 1 入门指南 4 GE(~d ' 1.1 OptiBPM安装及说明 4 R?O)vLmd 1.2 OptiBPM简介 5 pd#Sn+&rf 1.3 光波导介绍 8 MNWI%*0LO 1.4 快速入门 8 y0sce 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 /$CTz xd1 2.1 定义MMI耦合器材料 28 sa4w.9O1GS 2.2 定义布局设置 29 >P:X\5Oj 2.3 创建一个MMI耦合器 31 R__:~uv, 2.4 插入input plane 35 fE+zA)KX 2.5 运行模拟 39 Inv`C,$7Q# 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ]vlBYAW' 3 创建一个单弯曲器件 44 ;o3gR4u_L 3.1 定义一个单弯曲器件 44 s91[@rh/ 3.2 定义布局设置 45 {?eUAB< 3.3 创建一个弧形波导 46 IGcq*mR= 3.4 插入入射面 49 qEr?4h 3.5 选择输出数据文件 53 N=BG0t$ 3.6 运行模拟 54 LXK!4(xa W 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 /j$=?Rp 4 创建一个MMI星形耦合器 60 WA8<:#{e 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 A}SGw.3 4.2 定义布局设置 61 YND }P9 h 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Ztg_='n 4.4 插入输入面 62 0SQr%:zG 4.5 运行模拟 63 X}v*"`@Q 4.6 预览最大值 65 T:$^1"\ 4.7 绘制波导 69 e4YP$}_L 4.8 指定输出波导的路径 69 Ctz#9[| 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 C~B ]@xxK) 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )pH+ibR 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 RyJy%|\-S 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 \~l_w
,Poo 5.1 定义波导材料 75 &)mZ~cPU3 5.2 定义布局设置 76 ^PTf8o 5.3 创建波导 76 PlGif) 5.4 修改输入平面 77 Bz/Vzc( 5.5 指定波导的路径 78 &2y4k"B&) 5.6 运行模拟 79 k0e}`#t 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 t1adS:)s 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 g[O?wH-a 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 V ql4*OJW 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 /RxP:>hVv 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 "Gp[.=.z? 6.2 定义布局结构 89 </{Zb. 6.3 绘制并定位波导 91 C7FQc{ 6.4 生成布局脚本 95 sQa;l]O:NC 6.5 插入和编辑输入面 97 D=-}&w_T" 6.6 运行模拟 98 dT|f<E/P 6.7 修改布局脚本 100 V:kRr cX 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 2'Dl$DH 7 应用预定义扩散过程 104 :+ ,;5 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 `F7]M 7.2 定义布局设置 106 {h?pvH_> 7.3 设计波导 107 XMuZ}u[U 7.4 设置模拟参数 108 t]LiFpy2IC 7.5 运行模拟 110 ^HSxE 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 bQt:=> 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 il5C9ql$ 7.8 添加一个新的轮廓 111 .>B'oD 7.9 创建上方的线性波导 112 8%7%[WC# 8 各向异性BPM 115 vFVUdxPOw 8.1 定义材料 116 u#@/^h; 8.2 创建轮廓 117 gF{ehU% 8.3 定义布局设置 118 N'v3
|g 8.4 创建线性波导 120 9GD0jJEu 8.5 设置模拟参数 121 7Jf~Bn 8.6 预览介电常数分量 122 %bDxvaftT 8.7 创建输入面 123 fCr2'+O"b 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 zqeQ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 $jN.yNm0 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 hC<ROD 9.2 定义布局设置 130 _uQ]I^ 'D 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ^c\O,*: 9.4 编辑输入平面 132 E=s,- 9.5 设置模拟参数 134 NKO"'
9.6 运行模拟 135 Sa= tiOv 10 电光调制器 138 +~^S'6yB 10.1 定义电解质材料 139 : ,l7e 10.2 定义电极材料 140 c{=Sy;i@ 10.3 定义轮廓 141 .EKlw## 10.4 绘制波导 144 ra$:ibLN 10.5 绘制电极 147 hQn?qJy%W 10.6 静电模拟 149 h6h6B.\Ld 10.7 电光模拟 151 (;l@d|g 11 折射率(RI)扫描 155 XN df 11.1 定义材料和通道 155 u&:N`f 11.2 定义布局设置 157 [3m\~JtS 11.3 绘制线性波导 160 *
65/gG8> 11.4 插入输入面 160 v"G1vSx)BT 11.5 创建脚本 161 w]wZJ/U` 11.6 运行模拟 163 v
Y[s#*+ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 tIuM9D{P 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Y
Zj-%5 12.1 定义材料 165 nGF
+a[Z 12.2 创建参考轮廓 166 P@7>R7gS 12.3 定义布局设置 166 QQl.5'PP 12.4 用户自定义轮廓 167 46:<[0Psl/ 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 2*NPK} 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 t dm7MPM 13.1 定义材料 173 PIri|ZS 13.2 创建钛扩散轮廓 173 V?{d<Ng~J 13.3 定义晶圆 174 -b-a21,m> 13.4 创建器件 175 ?v2_7x& 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 AFAg3/ 13.6 定义电极区域 178 M)bQvjj 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 FuHBzBoM= 13.8 运行模拟 182 @;/Pl>$|'G 13.9 创建脚本 184 !nBbt?* 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 f8Hq&_Pn 14.1 理论背景 186 cE\w6uBR1 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ^j<v~GTx+ 14.3 生成脚本数据 190 7hk)I`o65 14.4 导出散射数据 193 v
vErzUxN 14.5 创建臂 194 pv]@}+<Dt 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 xs"i_se 14.7 加载两个臂的文件 200 YkKu4f 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 s%jBIeh 14.9 连接元件 202 !1$x4 qxS 14.10 运行模拟 203 1w>[ 14.11 创建图以查看结果 204 4$Ai!a 有兴趣可以扫码加微咨询[attachment=126398] J}V4.R5d ,
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