[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。 Oi&.pY:X-  
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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。 rH8^Fl&jT  
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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。 I\PhgFt@O  
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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。 vGO-a2Z  
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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。 EP&iG%(k  
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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 ln)_Jf1r  
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目 录 oL>m}T  
1 入门指南 4 <",4O  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 Q+)fI  
1.2 OptiBPM简介 5 v'Gqdd-#)  
1.3 光波导介绍 8 YvE$fX=  
1.4 快速入门 8 MFcN.M  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 FOgF'!K  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 G`PSb<h\oc  
2.2 定义布局设置 29 4%~$A`7  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 dG}fpQ3&  
2.4 插入input plane 35 7(^<Z5@  
2.5 运行模拟 39 6c>t|=Ss(  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 U|6ME%xm  
3 创建一个单弯曲器件 44 !OekN,6  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ^RrufwUA  
3.2 定义布局设置 45 *DOb
tS_ 6  
3.3 创建一个弧形波导 46 B;Ab`UX#t  
3.4 插入入射面 49 @FIR9XJ  
3.5 选择输出数据文件 53 HS.3PE0^C  
3.6 运行模拟 54 &\4AvaeA8y  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 PmyS6a@  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ~ z*  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 N_
Cu%HP  
4.2 定义布局设置 61 .cN\x@3-j  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ZN-J!e"`  
4.4 插入输入面 62 ViQxO
UE  
4.5 运行模拟 63 zI8Q "b  
4.6 预览最大值 65 3g9xTG);eA  
4.7 绘制波导 69 ==`K$rM  
4.8 指定输出波导的路径 69 RN238]K  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 iJIPH>UMX  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 xcwyn\93)  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 EMzJJe{Cv  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 nzE4P3 C+  
5.1 定义波导材料 75 0vNEl3f'O  
5.2 定义布局设置 76 PF*<_p"j  
5.3 创建波导 76 .9+"rK}u  
5.4 修改输入平面 77 wQWokpP;T7  
5.5 指定波导的路径 78
&F9BaJ  
5.6 运行模拟 79 01}az~&;35  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 DhV($&*M  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 +'Pl?QyH  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 f!a[+^RB:  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 :,%
~rR  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 |`_qmk[:R  
6.2 定义布局结构 89 [ \ LA  
6.3 绘制并定位波导 91 0RAmwfXm  
6.4 生成布局脚本 95 8hba3L_Z  
6.5 插入和编辑输入面 97 zvYkWaa_Qz  
6.6 运行模拟 98 a_4Ny  
6.7 修改布局脚本 100 wO&`3Q3~$  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 K#H}=Y A  
7 应用预定义扩散过程 104 z:-a7_  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 P66{l^  
7.2 定义布局设置 106 Re-~C[zwT  
7.3 设计波导 107 evNo(U\C  
7.4 设置模拟参数 108 A\iDK10Q$  
7.5 运行模拟 110 ]#P9.c_}  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 &$tBD@7  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 K@Q_q/(%;  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ZQ9!k* ^  
7.9 创建上方的线性波导 112 3P~I'FQ  
8 各向异性BPM 115 /~NsHStn  
8.1 定义材料 116 n3t1'_/TU}  
8.2 创建轮廓 117 _R<e
Wp  
8.3 定义布局设置 118 0b+OB pqN  
8.4 创建线性波导 120 iM+K&\{_h  
8.5 设置模拟参数 121 H|k!5W^  
8.6 预览介电常数分量 122 h!ZEZ|{  
8.7 创建输入面 123 Ks.m5R  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 $,4;_4t  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 E</UmM+ R  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Vd~{SS2>  
9.2 定义布局设置 130 \?7)oFNz  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 =)vmX0vL  
9.4 编辑输入平面 132 )QEvV:\  
9.5 设置模拟参数 134 F%@( $f  
9.6 运行模拟 135  hX?L/yf  
10 电光调制器 138 Q1 ?O~ao  
10.1 定义电解质材料 139 dOh'9kk3  
10.2 定义电极材料 140 h\".TySz  
10.3 定义轮廓 141 7;RhA5M  
10.4 绘制波导 144 Xd/gvg{??0  
10.5 绘制电极 147 uSCF;y=1g,  
10.6 静电模拟 149 eWzD'3h^  
10.7 电光模拟 151 Nq6~6Rr  
11 折射率(RI)扫描 155 [T#5$J  
11.1 定义材料和通道 155 i*B@
#;;F  
11.2 定义布局设置 157 RpPbjz~  
11.3 绘制线性波导 160 __r]@hY   
11.4 插入输入面 160 H((! BRl  
11.5 创建脚本 161
}ozlED`E  
11.6 运行模拟 163 <jE6ye(R  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 zM{'GB+en  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 s8Kf$E^?e.  
12.1 定义材料 165 rU<NHFGj4  
12.2 创建参考轮廓 166 X{zg-k(@  
12.3 定义布局设置 166 T-ID{
i  
12.4 用户自定义轮廓 167 k<RJSK8  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ~6m-2-14q  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 T.O^40y  
13.1 定义材料 173 ufAp7m@ud  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 7sKN`  
13.3 定义晶圆 174 Kk+IUs  
13.4 创建器件 175 JR{3n*  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
>(5*y=\i  
13.6 定义电极区域 178 e@'rY#:u  
@Aa$k:_  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 5Nc~cD%0tK  
13.8 运行模拟 182 &EKP93  
13.9 创建脚本 184 |d^r"wbs3  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Gc2sY 0  
14.1 理论背景 186 `3+yu' Q'  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 n^P=a'+  
14.3 生成脚本数据 190 BE. v+'c"  
14.4 导出散射数据 193 )R$+dPu>  
14.5 创建臂 194 -BUxQ8/,  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 *n mr4Q'v{  
14.7 加载两个臂的文件 200 $G/h-6+8  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 N1$lG? )+  
14.9 连接元件 202 jqxeON  
14.10 运行模拟 203 Q!K@  
14.11 创建图以查看结果 204 dA>=#/"  
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