[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。 } h pTS_  
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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。 ]@MBE1M  
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&2o  
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。 XQ]5W(EP  
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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。 89{@2TXR
 
6~j.S "  
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。 ]ZOzqh_0C  
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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 >B9|;,a  
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目 录 =5sUpPV(  
1 入门指南 4 WhHnF*I  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 'YcoF;&[C  
1.2 OptiBPM简介 5 N6BFs
(  
1.3 光波导介绍 8 -K K)}I`  
1.4 快速入门 8 g^EkRBU  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 KvrcO#-sL  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ywRwi~  
2.2 定义布局设置 29 g
 :me:M  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 qs]7S^yw  
2.4 插入input plane 35 mnM!^[|z  
2.5 运行模拟 39 _g(4-\  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Iq-+X3i  
3 创建一个单弯曲器件 44 &91U(Go  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 XfXqq[\N  
3.2 定义布局设置 45 do:3aP'S,  
3.3 创建一个弧形波导 46 L[Dr[  
3.4 插入入射面 49 Ox` +Z0)a  
3.5 选择输出数据文件 53 =A,6KY=E  
3.6 运行模拟 54 jH
xg(]  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 q! +?  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 n^Qt !~  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
XY;cz  
4.2 定义布局设置 61 Y4 Y;xK"  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 .7*3V6h=F  
4.4 插入输入面 62 8Jd\2T7h  
4.5 运行模拟 63 D:gskK+o6M  
4.6 预览最大值 65 JPX5Jm()  
4.7 绘制波导 69 cbk|LQ.O  
4.8 指定输出波导的路径 69 il \q{Y o  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 :{d?B$  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 D4x~Vk%H  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 8yH*  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 /
OpVr15  
5.1 定义波导材料 75 DJv;ed%x  
5.2 定义布局设置 76 Z[DiLXHL  
5.3 创建波导 76 Ed%8| M3  
5.4 修改输入平面 77 g$\Z-!(  
5.5 指定波导的路径 78 75t\= 6#  
5.6 运行模拟 79 YJlpP0;++  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ?=%Q$|]-  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Q-X<zn  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 \B'rWk33,  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ]Y'oxh  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 fXPD^}?Ux4  
6.2 定义布局结构 89 ab1qcQ<  
6.3 绘制并定位波导 91  6[<*C?  
6.4 生成布局脚本 95 g9fS|T  
6.5 插入和编辑输入面 97 ?t&sT  
6.6 运行模拟 98 i9.~cnk  
6.7 修改布局脚本 100 qFo'"z`84  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 LeA=*+zP[  
7 应用预定义扩散过程 104 &VIX?UngE  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ^ $M@yWX6  
7.2 定义布局设置 106 y;+5cn C  
7.3 设计波导 107 w !N;Y0  
7.4 设置模拟参数 108 L--  
7.5 运行模拟 110 o5(p&:1M  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 \4RVJ[2  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 *[Ld\lRj  
7.8 添加一个新的轮廓 111 NzmVQ-4  
7.9 创建上方的线性波导 112 s}]qlg  
8 各向异性BPM 115 y`?{2#1H  
8.1 定义材料 116 Hnv{sND[  
8.2 创建轮廓 117 18|i{fE;  
8.3 定义布局设置 118 YlW~  
8.4 创建线性波导 120 c$)Y$@D  
8.5 设置模拟参数 121 6t0!a@t  
8.6 预览介电常数分量 122 }E5oa\1u  
8.7 创建输入面 123 SCClD6k=V  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 gW
o`i  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 W|K"0ab  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 h 7
feZ_  
9.2 定义布局设置 130 '/^bO#G:  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 j +j2_\  
9.4 编辑输入平面 132 o#KGEN
d  
9.5 设置模拟参数 134 /P*mF^Y  
9.6 运行模拟 135 qRg^Bp'VD#  
10 电光调制器 138 KgtMrT5<q  
10.1 定义电解质材料 139 4WV'\R+m  
10.2 定义电极材料 140 sp4J%2b  
10.3 定义轮廓 141 VJ`c/EVIt  
10.4 绘制波导 144 Vy-EY*r|  
10.5 绘制电极 147 mC P*v-  
10.6 静电模拟 149 $]4>;gTL'  
10.7 电光模拟 151 4J=6A4O5Z  
11 折射率(RI)扫描 155 )$#]h
]ac  
11.1 定义材料和通道 155 'iM;e K  
11.2 定义布局设置 157 <#U9ih 2  
11.3 绘制线性波导 160 wN[mU  
11.4 插入输入面 160 >E;-asD  
11.5 创建脚本 161 |wASeZMO2  
11.6 运行模拟 163 \Kph?l9Ww  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 `I(#.*  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 sd;J(<Ofh  
12.1 定义材料 165 `6KTQk'  
12.2 创建参考轮廓 166 4\)
"Ih  
12.3 定义布局设置 166 adG=L9 "n  
12.4 用户自定义轮廓 167
_jV(Gv'  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 I#0WN  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 I g/SaEF  
13.1 定义材料 173 |1GR:b24  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 5!2^|y4r  
13.3 定义晶圆 174 T:ye2yg  
13.4 创建器件 175 W=v4dy]B  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8+no>%L  
13.6 定义电极区域 178 <szD"p|K  
q=bW!.#?  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Vvu
wgJX  
13.8 运行模拟 182 Mg H,"G  
13.9 创建脚本 184 yvxdl=
s  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 +8e~jf3E1  
14.1 理论背景 186 o9)pOwk7;  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 3.q%?S}*  
14.3 生成脚本数据 190 3,~M`~B  
14.4 导出散射数据 193 P+iZ5S\kL=  
14.5 创建臂 194 90)0\i+P  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 xOCHP|?  
14.7 加载两个臂的文件 200 7Y$#* 7  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 uT8@p8  
14.9 连接元件 202 G% w
VQ|1  
14.10 运行模拟 203 *')g}2iB  
14.11 创建图以查看结果 204 i6R2R8  
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