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2024-03-21 09:23 |
光波导、耦合《OptiBPM入门教程》
前 言 o?P(Fuf 3"'|Ql.H 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。 BY:
cSqAW .ao'o,|vE 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。 BzH7E[R49 LV=!nF0 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,e1:Nk< {:
EQ 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。 Y=/3_[G 6<A\U/ 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。 Ki-CJy }vO^%Gd 《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 /B!"\0G/, De|@}@
上海讯技光电科技有限公司 9&}qie, &K k+RHM 目 录 xtU)3I=F% 1 入门指南 4 Bd m<<< 1.1 OptiBPM安装及说明 4 {U=za1Ga 1.2 OptiBPM简介 5 #UU}lG 1.3 光波导介绍 8 ^~MHxF5d 1.4 快速入门 8 V&KH{j/P 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ,=>O/!s 2.1 定义MMI耦合器材料 28 13A11XTp 2.2 定义布局设置 29 @N.W#<IG 2.3 创建一个MMI耦合器 31 )@Xdr0 2.4 插入input plane 35 ZvNXfC3Ia 2.5 运行模拟 39 9>le-}~ 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Fg4eIE-/M 3 创建一个单弯曲器件 44 ^f!d8
V 3.1 定义一个单弯曲器件 44 #eE:hiu<v 3.2 定义布局设置 45 3v:RLnB 3.3 创建一个弧形波导 46 )." zBc# 3.4 插入入射面 49 y>8!qVX 3.5 选择输出数据文件 53 CNcH)2Mk 3.6 运行模拟 54 SVXey?A;CJ 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ZH:#~Zyj 4 创建一个MMI星形耦合器 60 6@o_MtI 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 7"4|`y^# 4.2 定义布局设置 61 )X\3bPDJR 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 }9P)<[> 4.4 插入输入面 62 GLc+`,. 4.5 运行模拟 63 Kr]!BI?z 4.6 预览最大值 65 jopC\Z 4.7 绘制波导 69 TaM,9MAu 4.8 指定输出波导的路径 69 #_7}O0?c3 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 >1s:F5u" 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 {LJCY<IGq 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 pSq\3Hp]Q 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 KU33P>a"[k 5.1 定义波导材料 75 )Y?Hf2'] 5.2 定义布局设置 76 f<|8NQ2y. 5.3 创建波导 76 *N'B(j/ 5.4 修改输入平面 77 IRo[|&c 5.5 指定波导的路径 78 `p1`Sxz? 5.6 运行模拟 79 +$},Hu69j 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 i8HSYA 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 'U}i<^,c 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 y''? yr 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 [zf9UUc~ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ^@X
=v`C 6.2 定义布局结构 89 Zb2 B5(0 6.3 绘制并定位波导 91 %q>gwq
A 6.4 生成布局脚本 95 d2X#_(+d 6.5 插入和编辑输入面 97 wZrdr4j 6.6 运行模拟 98 >>^c_ 0"O 6.7 修改布局脚本 100 (2qo9j"j/Y 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 yJb;V# 7 应用预定义扩散过程 104 =Z-.4\ 3 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 >+oQxml6nI 7.2 定义布局设置 106 `m'2RNSc+# 7.3 设计波导 107 JI\u -+BE 7.4 设置模拟参数 108 NJl|/(]v 7.5 运行模拟 110 f "Iv 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 4TR:bQZs 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ~q|^z[7 7.8 添加一个新的轮廓 111
8CEy#%7]} 7.9 创建上方的线性波导 112 +oQ@E<)H 8 各向异性BPM 115 3'&]v6| 8.1 定义材料 116 uF(-h~ 8.2 创建轮廓 117 yDd&*;9%Qg 8.3 定义布局设置 118 |Q:`:ODy`5 8.4 创建线性波导 120 QT%&vq 8.5 设置模拟参数 121 O4$:
xjs 8.6 预览介电常数分量 122 ^O892 -R 8.7 创建输入面 123 Zqam Iq 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ?'_iqg3 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 g>f(5 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 s
6hj[^O 9.2 定义布局设置 130 ',1rW 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 5jjJQ' 9.4 编辑输入平面 132 z5Nw+#m|
i 9.5 设置模拟参数 134 A0[flIl 9.6 运行模拟 135 b|fq63ar; 10 电光调制器 138 g]d"d 10.1 定义电解质材料 139 L
YH9P-5H 10.2 定义电极材料 140 $~ItT1k_ 10.3 定义轮廓 141 _r,# l5~U 10.4 绘制波导 144 'mmyzsQ\6 10.5 绘制电极 147 ![Jxh,f 10.6 静电模拟 149 QCtG #/ 10.7 电光模拟 151 3{$cb"5 11 折射率(RI)扫描 155 [;.zl1S< 11.1 定义材料和通道 155 ruE.0V I@ 11.2 定义布局设置 157 J-,T^Wv 11.3 绘制线性波导 160 :wn![<`3q 11.4 插入输入面 160 g" M1HxlV 11.5 创建脚本 161 vk#xCggK 11.6 运行模拟 163 +p43d:[ 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ,g\.C+.S 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Tp0Tce/ 12.1 定义材料 165 z-,U(0 . 12.2 创建参考轮廓 166 aX
?ON 12.3 定义布局设置 166 ul% q6=f) 12.4 用户自定义轮廓 167 }Rt<^oya* 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 J\ 3~ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 .+M4Pi 13.1 定义材料 173 WnIh (
0 13.2 创建钛扩散轮廓 173 DsFrA] 13.3 定义晶圆 174 p$"*U[%l 13.4 创建器件 175 ?^@;8m 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 g\jdR_/ 13.6 定义电极区域 178 %OzxR9 K):)bL(B 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 khEHMvVH 13.8 运行模拟 182 a{)"KA P 13.9 创建脚本 184 ~i(*.Z)
\ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 dch(HB}[ 14.1 理论背景 186 i-/'F 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 P|64wq{B8 14.3 生成脚本数据 190 mirMDJsl% 14.4 导出散射数据 193 R a9/L 14.5 创建臂 194 02=eE|Y@ 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 rN>f"/J
| 14.7 加载两个臂的文件 200 ,Ma$:6`f 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 h7%< 14.9 连接元件 202 z1YC%Y|R 14.10 运行模拟 203 ,D#~%kq~ 14.11 创建图以查看结果 204 Z?^AX&F UDxfS4yI 有兴趣可以扫码加微联系 2p'qp/ [attachment=127242]
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