[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。 \K?./*  
puqH%m+u  
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。 ;LrKXp  
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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。 P7y[9|^  
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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。 Ol%*3To  
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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。 uN\9cQ  
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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 &gEu%s^wR  
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目 录 }> 1h+O  
1 入门指南 4 Dk"M8_-_  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 /w!' [  
1.2 OptiBPM简介 5 Nm081ic2<  
1.3 光波导介绍 8 1VZ>*Tl  
1.4 快速入门 8 \qTNWA#'  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 u('OHPqq  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 c,~44Z  
2.2 定义布局设置 29 8\V-aow  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 n `Xz<Q!  
2.4 插入input plane 35 BA>0 +  
2.5 运行模拟 39 Qom@-A  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 S2s-TpjB<  
3 创建一个单弯曲器件 44 mX1oRhf  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 bT*4Qd4W  
3.2 定义布局设置 45 JZnWzqFw  
3.3 创建一个弧形波导 46 %5KR}NXX6  
3.4 插入入射面 49 [qI*]  
3.5 选择输出数据文件 53 V_1
#7  
3.6 运行模拟 54 qlxW@|  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 uHIWbF<0oo  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 D8#q.OR]  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 =!c+|X
`  
4.2 定义布局设置 61
7cy~qg  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 RQ'c~D)X  
4.4 插入输入面 62 <Ztda !  
4.5 运行模拟 63 6;b 'j\jG  
4.6 预览最大值 65 (hV"z;rI  
4.7 绘制波导 69 KN`z68c4
L  
4.8 指定输出波导的路径 69 ["IJh  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 xq)/QR  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 PmY:sJ{M  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 hpyre B  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 0EB'!  
5.1 定义波导材料 75 lG+ltCc$9  
5.2 定义布局设置 76 5q#|sVT7R  
5.3 创建波导 76 3d<HIG^W}  
5.4 修改输入平面 77 ;E"mB4/)  
5.5 指定波导的路径 78 iHn]yv3 #  
5.6 运行模拟 79 N9PM.nbd%  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 T??aVe]c  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 7EO&:b]  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Cr%r<*s  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 U:|v(U$"?  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 vTEkh0Ys  
6.2 定义布局结构 89 *Kkw,qp/  
6.3 绘制并定位波导 91 oMe]dK  
6.4 生成布局脚本 95 %Eh%mMb^  
6.5 插入和编辑输入面 97 *4:/<wI!  
6.6 运行模拟 98 mwCnP8:K  
6.7 修改布局脚本 100 Y fA\#N0;3  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 c]r|I%D  
7 应用预定义扩散过程 104 L _y|l5  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 b . j^US^  
7.2 定义布局设置 106 oI~Qo*4eh  
7.3 设计波导 107 _fCHj$I*]  
7.4 设置模拟参数 108 .rm7S
d4K  
7.5 运行模拟 110 PZR%8 m}]u  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 wIj2 IAD  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 5; [|k$ v  
7.8 添加一个新的轮廓 111 IR8&4qOs  
7.9 创建上方的线性波导 112 rM=A"  
8 各向异性BPM 115 K-C,+eI  
8.1 定义材料 116 tuUXW5!/  
8.2 创建轮廓 117 =M#?*e  
8.3 定义布局设置 118 ZcRm5Du~:  
8.4 创建线性波导 120 Lp)
8SmN  
8.5 设置模拟参数 121 y;Ln ao7i  
8.6 预览介电常数分量 122 XL=R]IC<.  
8.7 创建输入面 123 ;Hb[gvl  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 I?g__u=n~  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 MEnHC'nI  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 AS_+}*WSFQ  
9.2 定义布局设置 130 I<
K/d  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 %u0;.3Gw  
9.4 编辑输入平面 132 UjOhaj "h  
9.5 设置模拟参数 134 O9X:1>a@i  
9.6 运行模拟 135 Q_.c~I}yV  
10 电光调制器 138 A<5`[<x$  
10.1 定义电解质材料 139 <^_Vl8%  
10.2 定义电极材料 140 f$|v0Xs  
10.3 定义轮廓 141 ,HkhKbQ  
10.4 绘制波导 144 -+>r4P  
10.5 绘制电极 147 v@uaf=x-  
10.6 静电模拟 149 0P40K  
10.7 电光模拟 151 Sw@,<4S  
11 折射率(RI)扫描 155 H8]^f=  
11.1 定义材料和通道 155 3ZlGbP#3w  
11.2 定义布局设置 157 .^IhH|U  
11.3 绘制线性波导 160 ]
N"F?3J 8  
11.4 插入输入面 160 $,,>R[;w  
11.5 创建脚本 161 WTYFtZD[yH  
11.6 运行模拟 163 ?EQ^n3U$  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 %e7(HfW-U  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 [ky6E*dV`  
12.1 定义材料 165  5vF}F^  
12.2 创建参考轮廓 166 Q_0x6]/!  
12.3 定义布局设置 166 UdW(\%  
12.4 用户自定义轮廓 167 b\;u9C2y'  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 :t{vgi D9  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 mhLRi\[c )  
13.1 定义材料 173 d74g|`/  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 3!9 yuf  
13.3 定义晶圆 174 UnWGMo?JEi  
13.4 创建器件 175 s P4,S(+e  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 u1{ym_  
13.6 定义电极区域 178 H'GYJ ?U"  
l5Wa'~0qA  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 TBKd|D'H  
13.8 运行模拟 182 `$sY^EX  
13.9 创建脚本 184 7Jx-W|  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 #H6g&)Z_  
14.1 理论背景 186 Fv)
;5LD  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 %L13Jsw  
14.3 生成脚本数据 190 CTkN8{2S  
14.4 导出散射数据 193 r%,H*DOu  
14.5 创建臂 194 "c/s/$k//  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 t0J5v;  
14.7 加载两个臂的文件 200 bLM"t0  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 fEw=I7{Y  
14.9 连接元件 202 ^[,s_34V  
14.10 运行模拟 203 1.0!H.>q  
14.11 创建图以查看结果 204 ?5yH'9zE  
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