[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。 l7!U),x%/U  
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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。 )[e%wPu4e  
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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。 $'WapxF  
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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。 / c4;3>IS  
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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。 }<6oFUZ  
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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 =)mXCA^  
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目 录 TBoM{s=.  
1 入门指南 4 +a7EsR  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 B"pFJ"XR  
1.2 OptiBPM简介 5 ,\\%EZ%a  
1.3 光波导介绍 8 BfD,z  
1.4 快速入门 8 /}h71V!  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 v_?s
1+w  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 2LhfXBWf  
2.2 定义布局设置 29 R@)'Bs  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 Z;|0"K  
2.4 插入input plane 35 cq'}2pob  
2.5 运行模拟 39 mB{&7Rb0  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 $|`t9-EA/  
3 创建一个单弯曲器件 44 z5|e\Z  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 3i@ "D  
3.2 定义布局设置 45 7yq7a[Ra  
3.3 创建一个弧形波导 46 wGov|[X  
3.4 插入入射面 49 m &0(%  
3.5 选择输出数据文件 53 ``2QOu 1  
3.6 运行模拟 54 }}4sh5z  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 u7<qaOzs?  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 0?J|C6XM#4  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 3/A!_Uc(  
4.2 定义布局设置 61 N$=(1`zM=  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 yr/]xc$  
4.4 插入输入面 62 STFQ";z$  
4.5 运行模拟 63 + d+hvwEM  
4.6 预览最大值 65 4~m.#6MT  
4.7 绘制波导 69 7/p J6>  
4.8 指定输出波导的路径 69 m>Yo9/XpZ  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 =sUl`L+w,L  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ';;p8bv+  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 LK  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 w(vE2Y ?  
5.1 定义波导材料 75 d'lr:=GQ  
5.2 定义布局设置 76 QoT3;<r}  
5.3 创建波导 76 8xD<A|  
5.4 修改输入平面 77 ] dm1Qm  
5.5 指定波导的路径 78 %h/#^esi  
5.6 运行模拟 79 n,Yr!W:h  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
D^N#E>,  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Oet#wp/I  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 !TV_dKa  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 :XPC0^4s  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Y^94iOk%T  
6.2 定义布局结构 89 4BduUH  
6.3 绘制并定位波导 91 O$<%z[  
6.4 生成布局脚本 95 z'\}/k+  
6.5 插入和编辑输入面 97 NSxPN:  
6.6 运行模拟 98 Y?&DEKFbD  
6.7 修改布局脚本 100 m! '1$G  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 I\Gp9w0
f  
7 应用预定义扩散过程 104 1a=9z'8V  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Wd^F%)(  
7.2 定义布局设置 106 bCE7hutl  
7.3 设计波导 107 ]JqkC4|  
7.4 设置模拟参数 108 #iRyjD  
7.5 运行模拟 110 *1o+o$hY2  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 T$.-{I  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 cAKoPU>U  
7.8 添加一个新的轮廓 111 TsFdy{/o*  
7.9 创建上方的线性波导 112 :9!0Rm  
8 各向异性BPM 115 q
j3bt_F!x  
8.1 定义材料 116 d=4f`q0k  
8.2 创建轮廓 117 t6h`WAZV  
8.3 定义布局设置 118 Tk v  
8.4 创建线性波导 120 o {XwLi  
8.5 设置模拟参数 121 |U#w?eE=  
8.6 预览介电常数分量 122 ?2;n=&ZM  
8.7 创建输入面 123 $!l2=^\3  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 '4^V4i  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 zI2KIXcc  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ]"7DV3_  
9.2 定义布局设置 130 @7HOL-i  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 e`Zg7CaDd  
9.4 编辑输入平面 132 O"J.k&C<,  
9.5 设置模拟参数 134 ELgae1  
9.6 运行模拟 135 nnd-pf-  
10 电光调制器 138 x@ s`;qz  
10.1 定义电解质材料 139 _iboTcUF  
10.2 定义电极材料 140 Z1V'NJI+  
10.3 定义轮廓 141 SJ~I r#  
10.4 绘制波导 144 ,~j$rs`Z  
10.5 绘制电极 147 !k>H e*M}P  
10.6 静电模拟 149 EYx2IJ  
10.7 电光模拟 151 .e _D3Xp<  
11 折射率(RI)扫描 155 YqY6\mo  
11.1 定义材料和通道 155 Am0.c0h
  
11.2 定义布局设置 157 gh #w%g1g  
11.3 绘制线性波导 160 }D
UDA%U  
11.4 插入输入面 160 pv m'pu78  
11.5 创建脚本 161 't]EkH]BC  
11.6 运行模拟 163 |YGiATD4DG  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 oCdOC5
 
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 M(h H#_$  
12.1 定义材料 165 JbC\l  
12.2 创建参考轮廓 166 xu?QK6D:  
12.3 定义布局设置 166 ^9*|_\3N  
12.4 用户自定义轮廓 167 6P*)rye  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 <<2b2?aS`  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @`y?\fWh  
13.1 定义材料 173 qnfRN'  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ^Lfn3.M  
13.3 定义晶圆 174 CU>K  
13.4 创建器件 175 hv:Z%D |S  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 yxP?O@(  
13.6 定义电极区域 178 K7O?{/  
X.AOp  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 (&]15 FJ$1  
13.8 运行模拟 182 -L'K  
13.9 创建脚本 184
qQ DFg`  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 $9i5<16  
14.1 理论背景 186 tEX~72v  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 zkMO3w>  
14.3 生成脚本数据 190 $9_.Q/9>  
14.4 导出散射数据 193 j5Wx*~@(  
14.5 创建臂 194
|16BidWi  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 [ 6o:v8&3  
14.7 加载两个臂的文件 200 yzNX2u1  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 4%v+ark8  
14.9 连接元件 202 }.$B1%2  
14.10 运行模拟 203 OI}HvgV^!  
14.11 创建图以查看结果 204 :kx#];2i  
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