[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。 7Cp_41._  
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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。 G6bg ~V5Q:  
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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。 A+E@OOw*~  
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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。 ?bDae%>.d,  
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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。 fzG1<Gem  
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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 YEoT_>A$dB  
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目 录 =_6h{f&Q  
1 入门指南 4 tX}S[jdq  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ,WK$jHG]  
1.2 OptiBPM简介 5 5FKd{V'  
1.3 光波导介绍 8 g}KZL-p4\m  
1.4 快速入门 8 xmx;tq  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 g$LwXfg  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 fG5}'8  
2.2 定义布局设置 29 oF^hq-xcP  
2.3 创建一个MMI耦合器 31  IomJo  
2.4 插入input plane 35 Q kpmPQK  
2.5 运行模拟 39 _oVA0@#n  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 74Wg@!P  
3 创建一个单弯曲器件 44 [i#Gqx>'w  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 B`EgL/Wg[  
3.2 定义布局设置 45 1\{F.v  
3.3 创建一个弧形波导 46 RyD$4jk+T"  
3.4 插入入射面 49 P?7b,
a95O  
3.5 选择输出数据文件 53 +N_%|!F-c  
3.6 运行模拟 54 H;&t"Ql.  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 X+@,vCC  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 1R9/AP  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 E=trJge  
4.2 定义布局设置 61 ]zY'w,?D\F  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 K 5[ 3WHQ  
4.4 插入输入面 62 RtL'fd  
4.5 运行模拟 63 *4y r7~S5  
4.6 预览最大值 65 #ySx
$WT;  
4.7 绘制波导 69
l/NK.Jr  
4.8 指定输出波导的路径 69 NZP,hAUK,  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 4gENV{L  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 1X.1t^HH:  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 gv-k}2u_  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Ts6X:D4,  
5.1 定义波导材料 75 )>p6h]]a  
5.2 定义布局设置 76 (B#|3o  
5.3 创建波导 76 
T,>e\  
5.4 修改输入平面 77 sAlgp2-  
5.5 指定波导的路径 78 %L.+r!
.  
5.6 运行模拟 79 bnQO}G  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ,cEcMaJ  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 )v0vdAh'b  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 k3XtKPO  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Pme?`YO$x  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 lh5d6VUA  
6.2 定义布局结构 89 cqp#1oM4M  
6.3 绘制并定位波导 91 $)V4Eu;  
6.4 生成布局脚本 95 v g]&T  
6.5 插入和编辑输入面 97 +dv@N3GV  
6.6 运行模拟 98 K e8cfd~c  
6.7 修改布局脚本 100 A?zW!
'  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 }Jfo(j  
7 应用预定义扩散过程 104 )`^:G3w  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 rg~CF<  
7.2 定义布局设置 106 swrd  
7.3 设计波导 107 i\G3 u#  
7.4 设置模拟参数 108 Q<pM tW  
7.5 运行模拟 110  .@Cshj  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111  tS7u#YMh  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Jt8 v=<@  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ,}0pK\Y>$  
7.9 创建上方的线性波导 112 M<Mr (z  
8 各向异性BPM 115 +|;IIwo  
8.1 定义材料 116 aJ5R
0Y,  
8.2 创建轮廓 117 M&dtXG8<^  
8.3 定义布局设置 118 DVl:s  
8.4 创建线性波导 120 |*$_eb  
8.5 设置模拟参数 121 e+[J9;g  
8.6 预览介电常数分量 122 2}twt  
8.7 创建输入面 123 25L{bcng  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 u+_#qk0NfK  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 xo$ZPnf(zv  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ?H&p zY~H  
9.2 定义布局设置 130 F`u~Jx8.*  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 %`'VXR?`h=  
9.4 编辑输入平面 132 &bRH(yF  
9.5 设置模拟参数 134 %}[??R0  
9.6 运行模拟 135 $/H'Dt6x  
10 电光调制器 138 J"y@n~*0  
10.1 定义电解质材料 139 z0sB*5VH  
10.2 定义电极材料 140 "^H+A-R[  
10.3 定义轮廓 141 D }\`5L<  
10.4 绘制波导 144 v|GvN|_|  
10.5 绘制电极 147 ?6dtvz;K+?  
10.6 静电模拟 149 ,l6W|p?ZO^  
10.7 电光模拟 151 LsXYvX  
11 折射率(RI)扫描 155 :$j~;)2  
11.1 定义材料和通道 155 VA0TY/{ ]  
11.2 定义布局设置 157 DKZ69^  
11.3 绘制线性波导 160 ]^y}}y  
11.4 插入输入面 160 =%L^!//c  
11.5 创建脚本 161 _MU'he^W  
11.6 运行模拟 163 9O"?T7i"#  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 =EKJ!{  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ~&x%;cnv_  
12.1 定义材料 165 1 wG1\9S  
12.2 创建参考轮廓 166 .<.qRq-  
12.3 定义布局设置 166 jhL
h~. 8  
12.4 用户自定义轮廓 167 9\8""-  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 &a`-NRU#  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 9c6=[3)V  
13.1 定义材料 173 1f=L8Dr  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 H2]I__t/u  
13.3 定义晶圆 174  51j  
13.4 创建器件 175 g@Zc'g/XB  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 9YJb~tuZ73  
13.6 定义电极区域 178 )nY/
RO  
<R2  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ^6*? a9jO>  
13.8 运行模拟 182 o$-Phl  
13.9 创建脚本 184 .#n?^73  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 MWl@smRh  
14.1 理论背景 186 [Ue>KG62=  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 vZ08/!n  
14.3 生成脚本数据 190 78%2#;;G  
14.4 导出散射数据 193 u7mj  
14.5 创建臂 194  lcr=^  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 rnr7t \a~]  
14.7 加载两个臂的文件 200 h2q]!01XP  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 AKpux,@xB  
14.9 连接元件 202 qb_V ,b9  
14.10 运行模拟 203 /$n${M5!  
14.11 创建图以查看结果 204 3EyN"Lvp{o  
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