[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。 frB~ajXK  
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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。 1;O%8sp&  
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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。 .Z[Bz7  
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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。 QuEfV?)_4  
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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。 C)w11$.YQ9  
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 i7@qfe$fR  
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目 录 "'38
9*-  
1 入门指南 4 aI8k:FK"  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 Z' cQ< f  
1.2 OptiBPM简介 5 {R`,iWV  
1.3 光波导介绍 8 Yc5{M*w  
1.4 快速入门 8 \SA"DT  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 P(H,_7 4  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 pVuJ4+`  
2.2 定义布局设置 29 \2$-.npz  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 vkFfHzR$  
2.4 插入input plane 35 wW5:p]<Y  
2.5 运行模拟 39 !uIT5D  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 N =k}"2_=  
3 创建一个单弯曲器件 44 .QwwGm  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Rg4'9I%B  
3.2 定义布局设置 45 M]\p9p(_  
3.3 创建一个弧形波导 46 }B-@lbK6)  
3.4 插入入射面 49 ohI>\  
3.5 选择输出数据文件 53 =P* YwLb  
3.6 运行模拟 54 cQ:Y@f 9  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 #X~{p4Lr  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 %cy]dEL7  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 |
~QHCg<  
4.2 定义布局设置 61 UkO
 L7M  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 MjGeH>c  
4.4 插入输入面 62 cP >MsUZWl  
4.5 运行模拟 63 &4g]#A>@  
4.6 预览最大值 65 -}2'P)Xp  
4.7 绘制波导 69 z]P=>w  
4.8 指定输出波导的路径 69 i5oV,fiZo  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 MS`wd  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 cmw2EHTT<  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 O\=U'6@  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 >U.)?>G/dt  
5.1 定义波导材料 75 x3X^\Ig  
5.2 定义布局设置 76 *rs@6BSj  
5.3 创建波导 76 ROWb:tX}  
5.4 修改输入平面 77 v0~'`*|&  
5.5 指定波导的路径 78
Y[oNg>Rz  
5.6 运行模拟 79 b<]--\  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 D{%l 4og  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 fc}G6P;3{  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ]h]|PdN  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 u}zCcWP|L  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 +/">]QJ  
6.2 定义布局结构 89 ]_8bX}_n  
6.3 绘制并定位波导 91 j3<|
X  
6.4 生成布局脚本 95 $d<vPpJ3  
6.5 插入和编辑输入面 97 80i-)a\n  
6.6 运行模拟 98 Y)X 'hk)5|  
6.7 修改布局脚本 100 iX3Y:   
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 5"x=kp>!d  
7 应用预定义扩散过程 104 3~Qvp )~  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 AKKp-I5  
7.2 定义布局设置 106 IK:F~I  
7.3 设计波导 107 O8&=qZ6T  
7.4 设置模拟参数 108 oCl $ 0x  
7.5 运行模拟 110 3J^"$qfSn  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 -k$
*@Hq
 
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 L4fM?{Ic:s  
7.8 添加一个新的轮廓 111 [M:ag_rm+f  
7.9 创建上方的线性波导 112 1qEpQ
.:](  
8 各向异性BPM 115 S4r-s;U-v/  
8.1 定义材料 116 )<]*!  
8.2 创建轮廓 117 X(sN+7DOV  
8.3 定义布局设置 118 /dT7
:
x*  
8.4 创建线性波导 120 m7GM1[?r  
8.5 设置模拟参数 121 xq U@87[_  
8.6 预览介电常数分量 122 3Kv~lo
^  
8.7 创建输入面 123 m|:O:<  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 73:y&U  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 2ZZ%BV!s  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 7Ya4>*B  
9.2 定义布局设置 130 -?m"+mUP  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 vG`;2laY  
9.4 编辑输入平面 132 xJ2DkZ  
9.5 设置模拟参数 134 0QWc1L  
9.6 运行模拟 135 &, =Z  
10 电光调制器 138 k&|#(1CFY  
10.1 定义电解质材料 139 ?3f-"K_r  
10.2 定义电极材料 140 OKXELP  
10.3 定义轮廓 141 T^"-;  
10.4 绘制波导 144 Yy,i,c`r  
10.5 绘制电极 147 kOu C@~,  
10.6 静电模拟 149 %OI4}!z@l  
10.7 电光模拟 151 5_|Sm=  
11 折射率(RI)扫描 155 scXY~l]I*  
11.1 定义材料和通道 155 @-L4<=$J  
11.2 定义布局设置 157 ~9[^abz  
11.3 绘制线性波导 160 1 P0)La#  
11.4 插入输入面 160 91|0{
1  
11.5 创建脚本 161 #@quuiYq  
11.6 运行模拟 163 B)5QI  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 n9PCSl j  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 SxAZ2|/-  
12.1 定义材料 165 /o$C=fDF  
12.2 创建参考轮廓 166 DlD;rL=  
12.3 定义布局设置 166 ^HO'"/tB@D  
12.4 用户自定义轮廓 167 p!b_tyJ  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 &bIE"ZBjt  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 vr:5+wew  
13.1 定义材料 173 )z:"P;b"Nl  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ~8A !..Z  
13.3 定义晶圆 174 ,Q7W))j  
13.4 创建器件 175 *bOgRM[  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 oqXs2F  
13.6 定义电极区域 178 >Y3ZK{b  
JemB[  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 I1J/de,u  
13.8 运行模拟 182 M5C%(sQ$  
13.9 创建脚本 184 53g(:
eB  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 :u ruC
  
14.1 理论背景 186 i]8+JG6  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 jDyG~de  
14.3 生成脚本数据 190 %o4d(C B  
14.4 导出散射数据 193 ZQ MK1  
14.5 创建臂 194 L/39<&W  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 0@BhRf5  
14.7 加载两个臂的文件 200 a7Xa3 vlpO  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 h#e((j3-2Z  
14.9 连接元件 202 rQrh(~\:  
14.10 运行模拟 203 y}.?`/Q#  
14.11 创建图以查看结果 204 x_k@hGSC  
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