[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 y 'mlee  
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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。 u8xk]:%  
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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。 Sr-|,\/O  
(UXv,_"nU  
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。 _,t&C7Yf;  
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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。 vB=;_=^i1  
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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。 rXlx?
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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 'G52<sF  
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目 录 8g-P_[>  
1 入门指南 4 ]DGGcUk7  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 _F3KFQ4,S-  
1.2 OptiBPM简介 5 /cM 5  
1.3 光波导介绍 8 $+0=GN  
1.4 快速入门 8 S3b|wUf  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 (y%%6#bd  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ip<15;Z  
2.2 定义布局设置 29 Q%+}  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ZK%Kgk[\:~  
2.4 插入input plane 35  4c  
2.5 运行模拟 39 ]sf2"~v  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 +SO2M|ru&  
3 创建一个单弯曲器件 44 U0!^m1U:  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 c6f|y_2  
3.2 定义布局设置 45 Zlr{L]c  
3.3 创建一个弧形波导 46 \nrgAC-b  
3.4 插入入射面 49 2O$95M  
3.5 选择输出数据文件 53 \I'f3  
3.6 运行模拟 54 R|nEd/'<  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Czq1 kz  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 @X3 gBGY)  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ?s1u#'aO  
4.2 定义布局设置 61 jB5>y&+  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 f37ji  
4.4 插入输入面 62 ,}eRnl
\  
4.5 运行模拟 63 ,:Rft  
4.6 预览最大值 65 )>-77\  
4.7 绘制波导 69 x-w`KFS  
4.8 指定输出波导的路径 69 R.91v4J  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 JZWgr&O<  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 [q|?f?Zl  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 A4~D#V  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ?SB[lbU  
5.1 定义波导材料 75 fG X1y  
5.2 定义布局设置 76 IXbdS9,>F  
5.3 创建波导 76 ZMdM_i?  
5.4 修改输入平面 77 =Jsg{vI  
5.5 指定波导的路径 78 D?iy.Dg  
5.6 运行模拟 79 Uuwq7oFub  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 N$N;Sw  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 NvQY7C  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 CPc"  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 6V.awg,  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 *37LN  
6.2 定义布局结构 89 7JxE|G  
6.3 绘制并定位波导 91 S4#A#a2J  
6.4 生成布局脚本 95 &&]"Y!r -  
6.5 插入和编辑输入面 97 cmwzKu%  
6.6 运行模拟 98 f28gE7Y\a  
6.7 修改布局脚本 100 ZAI1p+  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 nQ:ml  
7 应用预定义扩散过程 104 `E./p  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 kS@9c _3S  
7.2 定义布局设置 106 }}kS~ w-#  
7.3 设计波导 107 E9L!O.Q  
7.4 设置模拟参数 108 )ZS:gD  
7.5 运行模拟 110 gi1}5DR  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 &(5^vw<0  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |#DC.Ga!  
7.8 添加一个新的轮廓 111 s[0prm5.  
7.9 创建上方的线性波导 112 nU=f<]S=  
8 各向异性BPM 115 ,Hik(22  
8.1 定义材料 116 aHBByH  
8.2 创建轮廓 117 b5iIV1g  
8.3 定义布局设置 118 4@/q_*3o  
8.4 创建线性波导 120 u#zP>!  
8.5 设置模拟参数 121 ;']vY  
8.6 预览介电常数分量 122 sf.E|]isW  
8.7 创建输入面 123 4FfwpO3,Ku  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 iFAoAw(  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 . 1{vpX  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 jw`&Np2Q  
9.2 定义布局设置 130 v`z=OHc  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 b9
W<1eqF  
9.4 编辑输入平面 132 A^T~@AO
 
9.5 设置模拟参数 134 zxk??0]/  
9.6 运行模拟 135 IQ(]66c,  
10 电光调制器 138 n.Ur-ot  
10.1 定义电解质材料 139 9J-!o]f .b  
10.2 定义电极材料 140 *3w/`R<\  
10.3 定义轮廓 141 NPB,q& Th  
10.4 绘制波导 144 9G`FY:(
K  
10.5 绘制电极 147 eHF(,JI  
10.6 静电模拟 149 'T&=$9g7  
10.7 电光模拟 151 ~aauW?  
11 折射率(RI)扫描 155 q5?
rp|7D  
11.1 定义材料和通道 155 c~^]jqid]  
11.2 定义布局设置 157 Q70**qm  
11.3 绘制线性波导 160 3/A[LL|  
11.4 插入输入面 160 \,@Yl.,+  
11.5 创建脚本 161 9a"Y,1  
11.6 运行模拟 163 }\PE {  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 C$AIP\j- )  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 D]G'R5H  
12.1 定义材料 165 .J<qfQ  
12.2 创建参考轮廓 166 *0Wi^f  
12.3 定义布局设置 166 l ))~&  
12.4 用户自定义轮廓 167 )CwMR'LV  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 fwnYzd3  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 }C`}wS3i  
13.1 定义材料 173 v2Qc}o  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ReHd~G9  
13.3 定义晶圆 174 !SO$k%b}!  
13.4 创建器件 175 t]u(jX)  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 PtPGi^
 
13.6 定义电极区域 178。。。。。。。 % L %1g  
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