[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 #Br`;hL<T  
Vuy%7H  
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。 9~^k3!>0  
LQqba4$  
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。 Jj%xLv%  
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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。 &n]v  
K}q5,P(  
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。 <=!t!_  
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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。 lB_4jc  
Nnn~7  
《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 0^L:`[W+  
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目 录 RK*tZ  
1 入门指南 4 XiV*d06{  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 3f>9tUWhTy  
1.2 OptiBPM简介 5 Q?.9BM1V  
1.3 光波导介绍 8 E690'\)31  
1.4 快速入门 8 ZCK#=:ln  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 j!L7r'AV5  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 6wOj,}2Mn  
2.2 定义布局设置 29 }<z[t5  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 zWN]#W`  
2.4 插入input plane 35 8~!h8bkC  
2.5 运行模拟 39 lib^JJF  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 R0w~ Z   
3 创建一个单弯曲器件 44 iyR5mA  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 PMiu "  
3.2 定义布局设置 45 J>hjIN  
3.3 创建一个弧形波导 46 TJcHqzcUc  
3.4 插入入射面 49 ]Gj%-5G  
3.5 选择输出数据文件 53 R4D$)D  
3.6 运行模拟 54 daB5E<?  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 zzC{I@b
 
4 创建一个MMI星形耦合器 60 eZL!Z!  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 dF|n)+C~R  
4.2 定义布局设置 61 t[({KbIy  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 G=Xas"|  
4.4 插入输入面 62 ?+c-m+;wj  
4.5 运行模拟 63 %h_N%B$7c1  
4.6 预览最大值 65 o`~,+6]D  
4.7 绘制波导 69 mmC
MsBfL  
4.8 指定输出波导的路径 69 Q>z(!'dw  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 .<K9Zyi  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 hZ>1n&[@  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 G{+zKs}~  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 2_6
@&
2  
5.1 定义波导材料 75 pBVzmQF  
5.2 定义布局设置 76 gsIp y  
5.3 创建波导 76 =m;cy0))  
5.4 修改输入平面 77 !(_qM  
5.5 指定波导的路径 78 7*+tG7I @  
5.6 运行模拟 79 x` 4|^u  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 | m#"  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 meD83,L~N  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 h?QGJ^#8  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Vvn~G.&)  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ?+]   
6.2 定义布局结构 89 Z4k'c+  
6.3 绘制并定位波导 91 uY&t9L8  
6.4 生成布局脚本 95 w\JTMS$  
6.5 插入和编辑输入面 97 =`qEwA  
6.6 运行模拟 98 [L2N[vy;  
6.7 修改布局脚本 100 !'bZ|j%  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 AB.ZmR9|  
7 应用预定义扩散过程 104 oPxh+|0?  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ;%/}(&E2  
7.2 定义布局设置 106 Q-e(>=Gv_  
7.3 设计波导 107
9KU3)%U  
7.4 设置模拟参数 108 @ &GA0;q0t  
7.5 运行模拟 110 cS",Bw\  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 . N5$s2t  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 1mv8[^pF  
7.8 添加一个新的轮廓 111 'V4B{n7h  
7.9 创建上方的线性波导 112

*Fd(  
8 各向异性BPM 115 wemhP8!gc  
8.1 定义材料 116 ZyrVv\'  
8.2 创建轮廓 117 q$B|a5a?  
8.3 定义布局设置 118 .A7ON1lc^C  
8.4 创建线性波导 120 g|
{Ru  
8.5 设置模拟参数 121 W>$mU&ew[  
8.6 预览介电常数分量 122 K!tM "`a  
8.7 创建输入面 123 ,/-DAo~O  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 \`?4PQ  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 a;G
>56iw  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 8J0#lu  
9.2 定义布局设置 130 6 Znt   
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 xQs._YY  
9.4 编辑输入平面 132 n?NUnF
A  
9.5 设置模拟参数 134 JF9r[%  
9.6 运行模拟 135 Z"9D1Uk  
10 电光调制器 138 qc/)l~]?g{  
10.1 定义电解质材料 139 <xD6
}h/  
10.2 定义电极材料 140 nhB.>ReAi  
10.3 定义轮廓 141 )Q~K\bJf  
10.4 绘制波导 144 R@[1a+}5  
10.5 绘制电极 147 pE]s>Ta  
10.6 静电模拟 149 A{wSO./3  
10.7 电光模拟 151 5"7lWX  
11 折射率(RI)扫描 155 'q{d? K  
11.1 定义材料和通道 155 ugQySg>  
11.2 定义布局设置 157 \x~},!l  
11.3 绘制线性波导 160 8sU}[HH*1  
11.4 插入输入面 160 >'{'v[qR[G  
11.5 创建脚本 161 bSk)GZyH\d  
11.6 运行模拟 163 Hg+bmwM  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 $$---Y  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 L@~0`z:>iP  
12.1 定义材料 165 kO'NT:  
12.2 创建参考轮廓 166 4nD U-P#f  
12.3 定义布局设置 166 tzG.)Uqs  
12.4 用户自定义轮廓 167 aq]bF%7  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 BA`K,#Ft7  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 cD9axlJ  
13.1 定义材料 173 NfXEW-  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 j7=x&)qbx  
13.3 定义晶圆 174 a>)|SfsE  
13.4 创建器件 175 b^&nr[DC  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 @HP7$
U"  
13.6 定义电极区域 178 uVLKR PY  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 2PEA<{u  
13.8 运行模拟 182 >?^_JEC6  
13.9 创建脚本 184 %g=SkQ&d  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ),U>AiF]  
14.1 理论背景 186 j<'ZO)q`Q  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ~d&W;mef-  
14.3 生成脚本数据 190 m 3"|$0C~  
14.4 导出散射数据 193 f/%QMhM:  
14.5 创建臂 194 u*<knZ~ty  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 eW;0{P  
14.7 加载两个臂的文件 200 @x/D8HK2  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 yxL(mt8  
14.9 连接元件 202 rL<a^/b/=  
14.10 运行模拟 203 qku!Mg  
14.11 创建图以查看结果 204 >vc$3%L[$  
有兴趣可以扫码加微咨询 S2"HE`  
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