[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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。 gbOd(ugH  
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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。 0;,4.hsh  
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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>?R,XM V  
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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。 (P {o9  
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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。 ~C6Qp`VF  
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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 G*_$[|H  
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目 录 X(F2 5  
1 入门指南 4 g3@Qn?(j!  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 o*7`r~  
1.2 OptiBPM简介 5 #Jt9U1WbF  
1.3 光波导介绍 8 h~rSM#7m  
1.4 快速入门 8 fMaUIJ:Q9  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 vy?Zz<c;  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 B`,4M&  
2.2 定义布局设置 29 w8M,35b  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 c`w
YQUg(  
2.4 插入input plane 35 *C*n(the  
2.5 运行模拟 39 {e4`D1B  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 9$7tB  
3 创建一个单弯曲器件 44 eyK=F:GO  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 (rV#EA+6[`  
3.2 定义布局设置 45 .du FMJl  
3.3 创建一个弧形波导 46 ..RCR_DIp  
3.4 插入入射面 49 T/Q#V)Tp  
3.5 选择输出数据文件 53 $OK}jSH*v)  
3.6 运行模拟 54 ~Aul 7[IH  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 y'ULhDgq^B  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 I_s4Pf[l  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 AZ~=]1  
4.2 定义布局设置 61 {Muw4DV  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 d6ZJhxJ  
4.4 插入输入面 62 :e1BQj`R  
4.5 运行模拟 63 Z)B5g>  
4.6 预览最大值 65 g7G=ga  
4.7 绘制波导 69 !"{+|heU9p  
4.8 指定输出波导的路径 69 NLZTIZC
K  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Yhu 6QyRV  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 4$D:<8B  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 gZQ,br*  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 |` gSkv  
5.1 定义波导材料 75 DuJbWtA  
5.2 定义布局设置 76 '(M8D5?N-  
5.3 创建波导 76 ~D1.opj3  
5.4 修改输入平面 77 cX'&J_T+  
5.5 指定波导的路径 78 z.itVQs$I  
5.6 运行模拟 79 YGb&mD  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 nDLr17  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 3
(|8gWQ  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 `* !t<?$i  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 alM ^ X  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 $agd9z,&m  
6.2 定义布局结构 89 -s Iji)t  
6.3 绘制并定位波导 91 VY }?Nb<&  
6.4 生成布局脚本 95 "Xq.b"N{*  
6.5 插入和编辑输入面 97 HS!O;7s'  
6.6 运行模拟 98 S`ms[^-q*  
6.7 修改布局脚本 100 #SiOx/  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 'Dl31w%:  
7 应用预定义扩散过程 104 $
7%e|0jC  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 xf/ SUO F  
7.2 定义布局设置 106 PS ,@ \  
7.3 设计波导 107 )LESdX  
7.4 设置模拟参数 108 !o A,^4(  
7.5 运行模拟 110 P)he3  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 tjw4.L<r  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 c=
]z%+,b]  
7.8 添加一个新的轮廓 111 F)x^AJie  
7.9 创建上方的线性波导 112 bL>J0LWQ  
8 各向异性BPM 115 =1' / ?  
8.1 定义材料 116 x O`#a=  
8.2 创建轮廓 117 Ik_u34U  
8.3 定义布局设置 118 P~Cx#`#(V  
8.4 创建线性波导 120 pUV3n 1{2  
8.5 设置模拟参数 121 9Yg=4>#$  
8.6 预览介电常数分量 122 <4!SQgL  
8.7 创建输入面 123 e)I-|Q4^%  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ]mEY/)~7  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Vo*38c2  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 f=%k9Y*)  
9.2 定义布局设置 130 V@6,\1#`|  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 WZkAlg7Z  
9.4 编辑输入平面 132 w-9FF%@<  
9.5 设置模拟参数 134 =<nx[J  
9.6 运行模拟 135 w#EP`aM2$=  
10 电光调制器 138 dq$H^BB+>  
10.1 定义电解质材料 139 oZ%rzLH  
10.2 定义电极材料 140 +AVYypql8K  
10.3 定义轮廓 141 {ir8n731p  
10.4 绘制波导 144 8sm8L\-  
10.5 绘制电极 147 ZuV/!9qU  
10.6 静电模拟 149 FM\yf]'  
10.7 电光模拟 151 {%WQQs  
11 折射率(RI)扫描 155  c=?=u  
11.1 定义材料和通道 155 qi!Nv$e  
11.2 定义布局设置 157 7}+U;0,)  
11.3 绘制线性波导 160 Sl@
$  
11.4 插入输入面 160 h`X>b/V  
11.5 创建脚本 161 &6*X&]V!Z  
11.6 运行模拟 163 x[]}Jf{t  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 $GI2rzh  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 sB|>\O#-
 
12.1 定义材料 165 t;ZA}>/  
12.2 创建参考轮廓 166
9H$$Og  
12.3 定义布局设置 166 zNe>fZ  
12.4 用户自定义轮廓 167 %au2kG,  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 6|q\ M  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 u(W
%snl  
13.1 定义材料 173 O
y>u/g~  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 g8<Ja
(J  
13.3 定义晶圆 174 N 2|?I(\B  
13.4 创建器件 175 R2uekpP  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 d51.Tbt#%7  
13.6 定义电极区域 178 <w@ziUr  
j*uc$hC"  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 wvH=4TT=w"  
13.8 运行模拟 182 0 t.'?=  
13.9 创建脚本 184 m0XdIC]s  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 TiiMX  
14.1 理论背景 186 <pAN{:  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 xO2e>[W  
14.3 生成脚本数据 190 F'eV%g  
14.4 导出散射数据 193 &PJ&XTR  
14.5 创建臂 194 !`j}%!K!  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 <PCa37  
14.7 加载两个臂的文件 200 tqdw y.  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ,^]yU?eU  
14.9 连接元件 202 19.+"H  
14.10 运行模拟 203 yk1.fxik'  
14.11 创建图以查看结果 204 (8bo"{zI  
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