[产品]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 'uACoME@  
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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。 UT<bv}(J  
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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。 0nz@O^*g(  
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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。 $
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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。 $v<hW A]>  
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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。 PnIvk]"Ab  
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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 ^xw [d}0S  
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目 录 Be>c)90bO_  
1 入门指南 4 *CY
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1.1 OptiBPM安装及说明 4 >)J47j7{c  
1.2 OptiBPM简介 5 xDA,?i;T 0  
1.3 光波导介绍 8 W[X!P)=w]  
1.4 快速入门 8 yCkW2p]s,K  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 -~O;tJF2  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 w4fJ`
,  
2.2 定义布局设置 29 76_8e{zbr  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ssX6kgq_(  
2.4 插入input plane 35 S5E,f?l  
2.5 运行模拟 39 6 ,pZRc  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 YNgR1:l  
3 创建一个单弯曲器件 44 l`FR.)2h  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 9Ajgfy>  
3.2 定义布局设置 45 #!=>muZt  
3.3 创建一个弧形波导 46 Hu9-<upc&  
3.4 插入入射面 49 !OoaE* s  
3.5 选择输出数据文件 53 $,&gAU  
3.6 运行模拟 54 5lHN8k=mm2  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 llaZP(pJ  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 (m3I#L  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 wO_pcNYZ8  
4.2 定义布局设置 61 4&]To@>  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 iVpA@p   
4.4 插入输入面 62 BV }(djx  
4.5 运行模拟 63 Qk~0a?#y5  
4.6 预览最大值 65 ]IHD:!Z-=  
4.7 绘制波导 69 M~z(a3@[V  
4.8 指定输出波导的路径 69 $O~F>.
*  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 CdzkMVH
  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )0n29  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ))CXjwLj;  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Qor{1_h)+9  
5.1 定义波导材料 75 N1+4bR  
5.2 定义布局设置 76 iUxDEt[t*  
5.3 创建波导 76 =Y]'5cn
{  
5.4 修改输入平面 77 .sJys SA\  
5.5 指定波导的路径 78 *3F /Ft5  
5.6 运行模拟 79 fVA=<:  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Wp7@  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 >G4HZE  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 CFkW@\]  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 e"o6C\c  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 V 4\^TO`q=  
6.2 定义布局结构 89 /]k ,,
&  
6.3 绘制并定位波导 91 XC7Ty'#"KX  
6.4 生成布局脚本 95
0$f_or9T  
6.5 插入和编辑输入面 97 `b^#quz  
6.6 运行模拟 98 "u Of~e"  
6.7 修改布局脚本 100 ~.4W,QLuD  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 \'It,PN  
7 应用预定义扩散过程 104 Y
@XkqvX  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 'XP>} m  
7.2 定义布局设置 106 75\RG+kQ  
7.3 设计波导 107 <@U.   
7.4 设置模拟参数 108 KD%xo/Z.  
7.5 运行模拟 110 j'#jnP*P  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 >Bh)7>`3c  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 @Hspg^  
7.8 添加一个新的轮廓 111
)8x:x7?  
7.9 创建上方的线性波导 112 as\<nPT{Fj  
8 各向异性BPM 115 J+3\2D?  
8.1 定义材料 116 JK(`6qB>(6  
8.2 创建轮廓 117 qEK4I}Q-=  
8.3 定义布局设置 118 $,; ;u:-  
8.4 创建线性波导 120 t`<}UWAH+  
8.5 设置模拟参数 121 e9z$+h  
8.6 预览介电常数分量 122 vDK:v$g  
8.7 创建输入面 123 =9;[C:p0-  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 >+Sv9S  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 w&wA >q>&  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 1qm/{>a-  
9.2 定义布局设置 130 )){PBT}t]  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 #sz]PZ\  
9.4 编辑输入平面 132 JAGi""3HG  
9.5 设置模拟参数 134 xecieC  
9.6 运行模拟 135 #Dj"W8'zh  
10 电光调制器 138 _KSfP7VU  
10.1 定义电解质材料 139 )X
mCy"xx  
10.2 定义电极材料 140 L~*|,h  
10.3 定义轮廓 141 };|!Lhl+  
10.4 绘制波导 144 p|&ZJ@3  
10.5 绘制电极 147 _Hz~HoNU  
10.6 静电模拟 149 Cbgj@4H  
10.7 电光模拟 151 pr62:  
11 折射率(RI)扫描 155 (TT3(|v  
11.1 定义材料和通道 155 5`4}A%@&  
11.2 定义布局设置 157 6)=](VmNL`  
11.3 绘制线性波导 160 $ 7UDz  
11.4 插入输入面 160 Y=P9:unG  
11.5 创建脚本 161 Ph(]?MG\_  
11.6 运行模拟 163 T7>48
eH  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 .DgoOo%?"  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 V;>9&'Z3  
12.1 定义材料 165 n~1tm  
12.2 创建参考轮廓 166 JDC=J(B  
12.3 定义布局设置 166 Q  `e~MD  
12.4 用户自定义轮廓 167 Nd]0ta  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 azao`z  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Zw;$(="  
13.1 定义材料 173 |Hx%f  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 kJ%{ [1fr  
13.3 定义晶圆 174 mV6#!_"  
13.4 创建器件 175 D+| K%_Qq  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ~mN g[]  
13.6 定义电极区域 178 ?60>'Xjj  
aqcFY8b '  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 j4E H2v  
13.8 运行模拟 182 Xtuhcdzu[  
13.9 创建脚本 184 ??|d=4g\  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 R^jlEt\&P  
14.1 理论背景 186 *hv=~A $q  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 9b?
i G  
14.3 生成脚本数据 190 f:_=5e +
  
14.4 导出散射数据 193 l\K%  
14.5 创建臂 194 5Z* b(R  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Of1IdE6~  
14.7 加载两个臂的文件 200 ;):8yBMk  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 lr9=OlH  
14.9 连接元件 202 z[WC7hvU  
14.10 运行模拟 203 IkSX\*  
14.11 创建图以查看结果 204 {F;,7Kn+l