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硅光器件建模与仿真实操

共计 30 章节
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01
课程导入
硅光技术背景 · 器件建模与仿真在产业链中的价值 · 课程目标与学习路径
课程导入硅光技术背景
02
硅光基础
硅基光波导 · 模式理论 · 有效折射率法
硅光基础硅基光波导
03
仿真工具概述
主流硅光仿真软件（Lumerical · COMSOL · FDTD
仿真工具概述Lumerical
04
几何建模
硅光器件版图设计 · 波导截面参数化 · 弯曲与锥形结构建模方法
几何建模硅光器件版图设计
05
材料参数设置
硅 · 二氧化硅 · 氮化硅等材料折射率
材料参数设置二氧化硅
06
网格划分与边界条件
FDTD/EME网格精度控制 · PML边界 · 对称/反对称边界的使用技巧
网格划分边界条件
07
模式求解与分析
利用模式求解器计算波导模式 · 有效折射率 · 群折射率
模式求解分析
08
波导弯曲与损耗仿真
弯曲半径对辐射损耗的影响 · S弯设计 · 损耗提取方法
波导弯曲损耗仿真
09
定向耦合器建模
耦合长度 · 耦合系数 · 功率分配比仿真与参数扫描
定向耦合器建模耦合长度
10
马赫-曾德尔干涉仪（MZI）仿真
分束器 · 合束器 · 相位调制区建模与传输谱分析
MZI马赫
11
微环谐振器建模
环形波导 · 耦合间隙 · 谐振波长
微环谐振器建模环形波导
12
光栅耦合器仿真
均匀/聚焦光栅设计 · 耦合效率 · 方向性
光栅耦合器仿真均匀
13
布拉格光栅建模
周期结构 · 反射谱 · 禁带特性
布拉格光栅建模周期结构
14
电光调制器仿真
载流子注入/耗尽效应 · PN结建模 · 相位效率与损耗分析
电光调制器仿真载流子注入
15
热光效应与热调谐仿真
热光系数 · 热分布模拟 · 微环热调谐效率
热光效应热调谐仿真
16
光电探测器建模
锗硅吸收层 · 响应度 · 暗电流
光电探测器建模锗硅吸收层
17
多物理场耦合仿真
电-光-热-力耦合在硅光器件中的实现…
多物理场耦合仿真力耦合
18
参数扫描与优化
利用脚本（Python/MATLAB… · 目标函数定义与自动优化
参数扫描优化
19
蒙特卡洛与良率分析
工艺误差（尺寸 · 厚度 · 折射率波动）对器件性能的影响及统计仿…
蒙特卡洛良率分析
20
版图与工艺协同
从仿真模型到GDSII版图导出 · 工艺设计套件（PDK）对接
版图工艺协同
21
硅光器件库建模
构建可复用的参数化器件模型 · 封装与接口设计
硅光器件库建模构建可复用的参数…
22
案例实战
基于FDTD的1×2分束器设计与仿真…
案例实战FDTD
23
案例实战
基于EME的绝热锥形波导设计与损耗优…
案例实战EME
24
案例实战
微环调制器电光联合仿真与调制效率提取
案例实战微环调制器电光联…
25
案例实战
光栅耦合器二维/三维仿真对比与效率提…
案例实战光栅耦合器二维
26
常见问题与调试
仿真不收敛 · 模式泄漏 · 网格过大
常见问题调试
27
仿真精度与效率平衡
不同仿真方法（FDTD/EME/本征… · 速度 · 内存权衡
仿真精度效率平衡
28
实验对比与验证
仿真结果与实验测试数据的对比方法 · 误差来源分析与校准
实验对比验证
29
综合项目
设计一个完整的硅光链路（如WDM发射…
综合项目WDM
30
课程总结与进阶方向
知识体系回顾 · 行业前沿（如硅光AI · 异质集成）
课程总结进阶方向