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infotek 2024-08-19 14:09

《OptiBPM入门教程》

前  言 t0nI('LX,  
1Lg-.-V  
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。 Sz^5b!  
-x'z XvWZ  
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。 YE=q:Bv  
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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。 }p!HT6 tZ  
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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。 N^pJS6cJkl  
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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。 HVP"A3}KC  
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《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 P4F3Dc  
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上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 +[ R/=$  
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目 录
e#Z$o($t  
1 入门指南 4 i%g#+Gw  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 >layJt  
1.2 OptiBPM简介 5 ) :\xHR4  
1.3 光波导介绍 8 #ssN027  
1.4 快速入门 8 RheRe  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 T[sDVkCbxf  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 lK4M.QV ?\  
2.2 定义布局设置 29 E[*Fz1>  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 CWNx4)ZGw  
2.4 插入input plane 35 )* Q-.Je/U  
2.5 运行模拟 39 |{@8m9JR  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 KGWyJ  
3 创建一个单弯曲器件 44 ObE,$_ k  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 BWM YpZom  
3.2 定义布局设置 45 %^8^yZz  
3.3 创建一个弧形波导 46 HS.^y x  
3.4 插入入射面 49 KLL;e/Gf  
3.5 选择输出数据文件 53 13+<Q \  
3.6 运行模拟 54 \N4 y<  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 #Ap;_XcKw  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 '2laTl]`  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 <]T`3W9  
4.2 定义布局设置 61 [ e8x&{L-_  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ]b=P=  
4.4 插入输入面 62 w 1Ec_y{  
4.5 运行模拟 63 E-{^E.w1  
4.6 预览最大值 65 -CR?<A4mud  
4.7 绘制波导 69 }4{fQ`HT  
4.8 指定输出波导的路径 69 :Pg}Zz<  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 kdCP  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ! /NG.Wf  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 0k'e:AjP  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 OKP9CLg9  
5.1 定义波导材料 75 m1IKVa7-\}  
5.2 定义布局设置 76 u@.>Z{h  
5.3 创建波导 76 f_imyzP   
5.4 修改输入平面 77 v 0kqu  
5.5 指定波导的路径 78 <N`J`J-[  
5.6 运行模拟 79 Ht-t1q  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 :mS# h@l  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 TeWMp6u,r  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 (^5 7UmFv]  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 $F/EJ>  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 `zR+tbm  
6.2 定义布局结构 89 Sje wuIi1  
6.3 绘制并定位波导 91 *5wu   
6.4 生成布局脚本 95 u- o--q  
6.5 插入和编辑输入面 97  X!j{o  
6.6 运行模拟 98 wBInq~K_  
6.7 修改布局脚本 100 L3p`  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 DEw8*MN  
7 应用预定义扩散过程 104 `-\/$M9s=  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 R@*O!bD  
7.2 定义布局设置 106 Y'u7 IX}  
7.3 设计波导 107 _6k*'aT~FK  
7.4 设置模拟参数 108 ~-#yOu ,w  
7.5 运行模拟 110 /Ux*u#  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 X/; p-KX  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 sjM;s{gy  
7.8 添加一个新的轮廓 111 "iM~Hy  
7.9 创建上方的线性波导 112 VN 'Wq7>6  
8 各向异性BPM 115 3-%Cw2ds  
8.1 定义材料 116 4_D@ST%  
8.2 创建轮廓 117 `s]4AKBO  
8.3 定义布局设置 118 \NG C$p n  
8.4 创建线性波导 120 ph}j[Co  
8.5 设置模拟参数 121 T?p`)  
8.6 预览介电常数分量 122 3s:%2%jVK  
8.7 创建输入面 123 20TCG0% x  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 #"ftI7=42  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]=EM@  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Z/6qG0feJ  
9.2 定义布局设置 130 /?6gdN  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 !~ZP{IXyo  
9.4 编辑输入平面 132 m3 ^/: <  
9.5 设置模拟参数 134 ;D.h 65rr  
9.6 运行模拟 135 #Ch;0UvFF  
10 电光调制器 138 M('d-Q{B7L  
10.1 定义电解质材料 139 \#rO!z d  
10.2 定义电极材料 140 zD)pF1,7:8  
10.3 定义轮廓 141 /:\3 \{?0m  
10.4 绘制波导 144 M|[ZpM+  
10.5 绘制电极 147 F=)&98^v$_  
10.6 静电模拟 149 !$g+F(:(c  
10.7 电光模拟 151 f&x0@Q/eON  
11 折射率(RI)扫描 155 @cq`:_.[  
11.1 定义材料和通道 155 }4>JO""  
11.2 定义布局设置 157 e.o;eD}"  
11.3 绘制线性波导 160 o\`>c:.  
11.4 插入输入面 160 {S<>&?XB  
11.5 创建脚本 161 }sxn72,  
11.6 运行模拟 163 kLS(w??T  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 R 4wr  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 l+wc '= ]  
12.1 定义材料 165 .9|u QEL  
12.2 创建参考轮廓 166 l+y}4 k=/  
12.3 定义布局设置 166 '+*-s7o{  
12.4 用户自定义轮廓 167 p{=QGrxB*  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 1j\aH&)GH  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 lM#A3/=K  
13.1 定义材料 173 X['2b78k  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 {6d b{ ay_  
13.3 定义晶圆 174 d'l$$%zJ  
13.4 创建器件 175 BwJuYH7QJ$  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 m= b~i^@  
13.6 定义电极区域 178 uO >x:*^8  
z{BA4sn  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 M;Wha;%E"  
13.8 运行模拟 182 *mBJ? { !  
13.9 创建脚本 184 4S L_-Hm.  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 WjM>kWv  
14.1 理论背景 186 Z0fJ9 HW  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Gqyue7;0,  
14.3 生成脚本数据 190 mEQ!-p   
14.4 导出散射数据 193 l[/q%Ca'>  
14.5 创建臂 194 E=/[s]@5  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ex?\ c"  
14.7 加载两个臂的文件 200 j5%qv(w  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 d<@Mdo<;?g  
14.9 连接元件 202 3D)b*fPc  
14.10 运行模拟 203 EX?h0Uy  
14.11 创建图以查看结果 204
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