[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。 >U~|R=*  
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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。 3U~lI&  
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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。 !-5S8b  
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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。 +~4bB$6*4)  
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本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 Sc'c$/  
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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 !/n
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目 录 ^'7C0ps+A  
1 入门指南 4 9PKoNd^e  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 o3F|#op  
1.2 OptiBPM简介 5 Y%/ YFO2vb  
1.3 光波导介绍 8 *vRI)
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1.4 快速入门 8 *f TG8h  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 kPO6gdwq$  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 fQQsb 5=i  
2.2 定义布局设置 29
("?&p3];b  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 |0L=8~M(j  
2.4 插入input plane 35 |}M0,AS  
2.5 运行模拟 39 jJUGZVM6)  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 wHtJ_Y  
3 创建一个单弯曲器件 44 GOf`Z'\xt  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 rv}mD  
3.2 定义布局设置 45 o
Q%\[s$  
3.3 创建一个弧形波导 46 +mc[S  
3.4 插入入射面 49 5pM&h~M
 
3.5 选择输出数据文件 53 \L ]   
3.6 运行模拟 54 ^XBzZ!h|  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 PUP"ky^q"  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 KZF0rW  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 [0&'cu>  
4.2 定义布局设置 61 %AG1oWWc>.  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 '%SR.JL  
4.4 插入输入面 62 R<;OEN  
4.5 运行模拟 63 W|25t)cJ8h  
4.6 预览最大值 65 <&5m N  
4.7 绘制波导 69 veUa|Bx.(v  
4.8 指定输出波导的路径 69 @~k5+Z  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Q(510)  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 3`A>j"  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 p^1zIC>F  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 }bf=Ntk  
5.1 定义波导材料 75 F$Im9T6  
5.2 定义布局设置 76 qKdS7SoS  
5.3 创建波导 76 +VCo$
o  
5.4 修改输入平面 77 , 3X: )  
5.5 指定波导的路径 78 M18qa,fK{  
5.6 运行模拟 79 NunV8atn:  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 >
Mvka;T]  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 w66v\x~  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 S&4+ e:K  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Kt W6AZJ  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 )Hbb&F  
6.2 定义布局结构 89 mC i[Ps  
6.3 绘制并定位波导 91 i:o}!RZ>  
6.4 生成布局脚本 95 Al7<s  
6.5 插入和编辑输入面 97 mZ~qG5@/F  
6.6 运行模拟 98 (CdJ;-@D  
6.7 修改布局脚本 100 d^F|lc ]8  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 )K~w'TUr  
7 应用预定义扩散过程 104 HH)"]E5  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 g(aZT#ii=  
7.2 定义布局设置 106 [X,A'Q  
7.3 设计波导 107 QyPg |#T2>  
7.4 设置模拟参数 108 ^P`NMSw  
7.5 运行模拟 110 ?Z q_9T7  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 vUNisVA  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 pDu{e>S|:  
7.8 添加一个新的轮廓 111 L#D9@V'z  
7.9 创建上方的线性波导 112 =/FF1jQ  
8 各向异性BPM 115 ''IoC j  
8.1 定义材料 116 F4Zn5&.)  
8.2 创建轮廓 117 xXX/]x>  
8.3 定义布局设置 118 LVnHt}  
8.4 创建线性波导 120 s]U4B<q  
8.5 设置模拟参数 121 KOjluP  
8.6 预览介电常数分量 122 6*IpA
Ih  
8.7 创建输入面 123 '>@4(=I  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 (}Sr08m  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 6*u,c^a  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 N{8"s&  
9.2 定义布局设置 130 4qhWm"&CM  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 jM~Bu.7 i6  
9.4 编辑输入平面 132 AUfS-  
9.5 设置模拟参数 134 k#O,j pbB  
9.6 运行模拟 135
l&Z Sm  
10 电光调制器 138 GnFs63  
10.1 定义电解质材料 139 rK7W(D
}  
10.2 定义电极材料 140 ?i~g,P]NK  
10.3 定义轮廓 141 5IW8=$k~.)  
10.4 绘制波导 144 DkgUvn/S  
10.5 绘制电极 147 f~=r*&U  
10.6 静电模拟 149 <l$P&jSF3  
10.7 电光模拟 151 !VwmPAMr#v  
11 折射率(RI)扫描 155 GWsd| kxU  
11.1 定义材料和通道 155 |uI?ySF  
11.2 定义布局设置 157 -v+&pG?m  
11.3 绘制线性波导 160 0GZq`a7[  
11.4 插入输入面 160 MRfb[p3Cx  
11.5 创建脚本 161 j!\dn!Xwt  
11.6 运行模拟 163 XphE loL  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 @x1%)1  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 8d!GZgC8R  
12.1 定义材料 165 !\-WEQrp\  
12.2 创建参考轮廓 166 g5+7p@'fV  
12.3 定义布局设置 166 vE%s,E,  
12.4 用户自定义轮廓 167 {uU 2)5i2-  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ~i ,"87$[  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 gAt~?HvW6  
13.1 定义材料 173 tdep|sD  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 zI^]esX!2_  
13.3 定义晶圆 174 ?cKZ_c  
13.4 创建器件 175 9sSN<7  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 +r]zs
^'  
13.6 定义电极区域 178 .2W"w)$nuq  
wpXgPVZT  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182  fRB5U'  
13.8 运行模拟 182 4
zjs!AK%  
13.9 创建脚本 184 p[9s<lEh  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 dRW$T5dac  
14.1 理论背景 186 Z^yNLF*&V  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 \OQkZ.cU;  
14.3 生成脚本数据 190 ${I*nh>=  
14.4 导出散射数据 193 , sjh^-;  
14.5 创建臂 194 0 Y>M=|  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 z.36;yT/  
14.7 加载两个臂的文件 200 D3D}DaEYj  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 kGHQ`h  
14.9 连接元件 202 _{4^|{>Pv  
14.10 运行模拟 203 Io n~  
14.11 创建图以查看结果 204 +lE90y  
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