[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0M[B7Q  
hl`4_`3y  
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。 bt3v`q+V  
r}k2n s9  
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。 \9Nd"E[B  
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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。 dg[&5D1Q  
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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。 5yPw[ EY  
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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 ?wzE+p-  
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目 录 'Fi\Qk'D@  
1 入门指南 4 Pn:L=*  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ;&mefaFlWp  
1.2 OptiBPM简介 5 wLn,x;;<  
1.3 光波导介绍 8 w|$i<OIi)  
1.4 快速入门 8
) #G5XS+)  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 '1'#,u!  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 O$dz=)  
2.2 定义布局设置 29 [(Z{5gK  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 Ox.6]W~  
2.4 插入input plane 35 uE{r09^q\  
2.5 运行模拟 39 nf#;]FijB  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 G 3))3]  
3 创建一个单弯曲器件 44 M7U:UV)  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Nn/me  
3.2 定义布局设置 45 )b^yAzL?
 
3.3 创建一个弧形波导 46 ^0oOiZs  
3.4 插入入射面 49 #mhR^60,  
3.5 选择输出数据文件 53 u.!}s2wT#  
3.6 运行模拟 54 {8b6M  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 } a#RX$d&  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 jz CA2N%  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 v|DgRPY  
4.2 定义布局设置 61 p6)Jzh_/  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 44e
:K5;]7  
4.4 插入输入面 62 .|ZO2MCd  
4.5 运行模拟 63 ~kHWh8\b:  
4.6 预览最大值 65 D(bQFRBY6"  
4.7 绘制波导 69 #8xP,2&zf  
4.8 指定输出波导的路径 69 =i'APeNaQ  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 e,J q<=j  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72  862e  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 o:oQF[TcFO  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 k*xMe-  
5.1 定义波导材料 75 _.)6~  
5.2 定义布局设置 76 CKB~&>xx  
5.3 创建波导 76 d@d\9*mn  
5.4 修改输入平面 77 },r9f MJ  
5.5 指定波导的路径 78 ks3ydHe`  
5.6 运行模拟 79 &k\`!T
1  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 'YFy6rds  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 6*W7I-A  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 1}=@';cK*  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 x:wv#Wh:l7  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ,)u1r3@I^  
6.2 定义布局结构 89 TwdY6E3`  
6.3 绘制并定位波导 91 5/w4[d  
6.4 生成布局脚本 95 $"
e$#<g  
6.5 插入和编辑输入面 97 (U`<r-n\n  
6.6 运行模拟 98 zDD  
6.7 修改布局脚本 100 Ms>CO7Nvy  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 t=(d, kf  
7 应用预定义扩散过程 104 B>]4NF\)H9  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 W!Qaa(o?  
7.2 定义布局设置 106 pB(|Y]3A  
7.3 设计波导 107 J 2H$ALl  
7.4 设置模拟参数 108 8'<RPU}M  
7.5 运行模拟 110 AHB_[i'>7  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 y=HM]EH>  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ]a=n(`l?  
7.8 添加一个新的轮廓 111 x->H~/  
7.9 创建上方的线性波导 112 T<ka4  
8 各向异性BPM 115 E'g?44vyw  
8.1 定义材料 116 _keI0ML-#  
8.2 创建轮廓 117 O3/w@q Q
 
8.3 定义布局设置 118 lZ'Z
L*  
8.4 创建线性波导 120 8T523VI  
8.5 设置模拟参数 121 KA/~q"N  
8.6 预览介电常数分量 122 y8.3tp  
8.7 创建输入面 123 .ri?p:a}w  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ->9waXRDz)  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 qk}Mb_*C)  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ?B{,%2+  
9.2 定义布局设置 130 >1*Dg?/=S  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 '/U%-/@  
9.4 编辑输入平面 132 # A#,]XP  
9.5 设置模拟参数 134 KFhnv`a.0  
9.6 运行模拟 135 5>\Lk>rI  
10 电光调制器 138 4R}$P1 E  
10.1 定义电解质材料 139 &iTTal.6  
10.2 定义电极材料 140 boeIO\2}P0  
10.3 定义轮廓 141 -IE=?23Do?  
10.4 绘制波导 144 |-Q="7b%  
10.5 绘制电极 147 v;.w*x8Jw  
10.6 静电模拟 149 qZ<|A%WQ  
10.7 电光模拟 151  [1Q:  
11 折射率(RI)扫描 155 {36QZV*P  
11.1 定义材料和通道 155 Dzr(Fb  
11.2 定义布局设置 157 Bk;/>gD  
11.3 绘制线性波导 160 os[i  
11.4 插入输入面 160 6^QSV@N|  
11.5 创建脚本 161 gR76g4|=;  
11.6 运行模拟 163 ALi
3JU  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 l\6.f_  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 __Egr@  
12.1 定义材料 165 t~V?p'a0ys  
12.2 创建参考轮廓 166 CyKupJ.Fq  
12.3 定义布局设置 166 OI)U c .  
12.4 用户自定义轮廓 167 :F.eyA|#@G  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Hdda/?{b  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 WNp-V02l  
13.1 定义材料 173 rd ]dDG  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 7<zI'^l  
13.3 定义晶圆 174 S<o\.&J  
13.4 创建器件 175 %df[8eX{  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 &`B Tw1u  
13.6 定义电极区域 178 9Itj@ps  
>jRH<|Az  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 seS)`@n  
13.8 运行模拟 182 rodr@  
13.9 创建脚本 184 #@Rtb\9  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Y;1J`oT  
14.1 理论背景 186 &eFv~9  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 h,x'-]q  
14.3 生成脚本数据 190 umI6# Vd`=  
14.4 导出散射数据 193 xG8z4Yu   
14.5 创建臂 194 W@WKdaJ  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 >U62vX"  
14.7 加载两个臂的文件 200 V_P,~!  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 `7jdV
 
14.9 连接元件 202 FQBAt0  
14.10 运行模拟 203 </li<1  
14.11 创建图以查看结果 204 (;2]`D [x  
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