[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。 ?IWLH-fkP  
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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。 7vRFF@eq}  
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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。 *C(/2  
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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。 {b<;?Dus^  
w[bhm$SX]B  
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。 9HjtWQn  
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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 ^`96
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目 录 ^+hqGu]M  
1 入门指南 4 uTemAIp $u  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 yO7xAb  
1.2 OptiBPM简介 5 jI-\~  
1.3 光波导介绍 8 '_nJ DM  
1.4 快速入门 8 phT|w H  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 `pHlGbrW  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 2Op\`Ht&  
2.2 定义布局设置 29 1Rrl59}5  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 }3"FQ/6C  
2.4 插入input plane 35 u;[*Z  
2.5 运行模拟 39 OJkiTs{  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ranLHm.nB  
3 创建一个单弯曲器件 44 fc~6/  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 IwE{Zvr  
3.2 定义布局设置 45 ]7*Z'E  
3.3 创建一个弧形波导 46 \5]${vs&s  
3.4 插入入射面 49 vbDSNm#Yv  
3.5 选择输出数据文件 53 !zd]6YL$  
3.6 运行模拟 54 7nzNBtk  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 zjzW;bo( d  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 y?t2@f]!XK  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 J73B$0FP  
4.2 定义布局设置 61 %|6t\[gn  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 yEaim~  
4.4 插入输入面 62 63J_u-o  
4.5 运行模拟 63 5eZ8$-&([  
4.6 预览最大值 65 |Ew~3-u!  
4.7 绘制波导 69 AE_7sM  
4.8 指定输出波导的路径 69
C&&*6E5  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 1YGj^7V)|Z  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 j2UiZLuV  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 8IAf9  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ux[h\Tp  
5.1 定义波导材料 75 ^`W8>czi  
5.2 定义布局设置 76 7rc6  
5.3 创建波导 76 EXdx$I=X  
5.4 修改输入平面 77 ZQZBap"  
5.5 指定波导的路径 78 3$.R=MQ7  
5.6 运行模拟 79 nX@lR~g%F  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 r[>=iim  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 e~Oge  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 &0E>
&1`7  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 kl0!*j  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ,?OV39h  
6.2 定义布局结构 89 CaSoR |  
6.3 绘制并定位波导 91 :YZqrcr}  
6.4 生成布局脚本 95 ?B)jnBh|  
6.5 插入和编辑输入面 97 9q?\F  
6.6 运行模拟 98 6D[m}/?Uy  
6.7 修改布局脚本 100 M![aty@  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 )FNvtLZ  
7 应用预定义扩散过程 104 ?!N@%R>5rN  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ` >w4G|{  
7.2 定义布局设置 106 i\2d1Z  
7.3 设计波导 107 @~4Q\^;NX  
7.4 设置模拟参数 108 0Zt=1Tv  
7.5 运行模拟 110 5hVp2w-  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 %gF; A*  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 XHX\+&6  
7.8 添加一个新的轮廓 111 .L,xqd[zC  
7.9 创建上方的线性波导 112 WUVRwJ 5  
8 各向异性BPM 115 VtNY~  
8.1 定义材料 116 `zr%+  
8.2 创建轮廓 117 9t 3mU:  
8.3 定义布局设置 118 a/9R~DwN  
8.4 创建线性波导 120 u7rA8u|TO  
8.5 设置模拟参数 121 :# 1d;jx  
8.6 预览介电常数分量 122 6`KAl rH  
8.7 创建输入面 123 >L\>Th{o  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 8"d0Su4r  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 eYQq@lrWv  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ^E)Kse.>  
9.2 定义布局设置 130 !xU1[,9  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 hAPWEh^  
9.4 编辑输入平面 132 <<43'N+  
9.5 设置模拟参数 134 ~0m
O<0~  
9.6 运行模拟 135 SF$
]{ X  
10 电光调制器 138 uF xrv  
10.1 定义电解质材料 139 j,q8n`@  
10.2 定义电极材料 140 bCM&Fe0GM  
10.3 定义轮廓 141 kC=e>v  
10.4 绘制波导 144 B{\cV-X$0  
10.5 绘制电极 147 K~j&Q{yws@  
10.6 静电模拟 149 9uV'#sR  
10.7 电光模拟 151 '#~$Od4&=  
11 折射率(RI)扫描 155 R)>/P{A-P  
11.1 定义材料和通道 155 &kR+7  
11.2 定义布局设置 157 BPp`r_m8w}  
11.3 绘制线性波导 160 0?)U?=>]p  
11.4 插入输入面 160 8.-0_C*U;  
11.5 创建脚本 161 <kQ 5sG  
11.6 运行模拟 163 X!}
t``  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 c7$L:  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 JArSJ:
}  
12.1 定义材料 165 (!-gX"<b  
12.2 创建参考轮廓 166 q[6tvPfkX  
12.3 定义布局设置 166 (=v :@\r  
12.4 用户自定义轮廓 167 tx$kD2  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 gy|L!_1Z8  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 X^!n'$^u  
13.1 定义材料 173 J%G EIe|  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 Yp_ L.TTb  
13.3 定义晶圆 174 R,mOV8y"W[  
13.4 创建器件 175 RlRkw+%m  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 up[9L|  
13.6 定义电极区域 178 Z(fXN$  
dP>~ExYtm  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 fj2pD Cic  
13.8 运行模拟 182 k)Y}X)\36  
13.9 创建脚本 184 K>=KsG  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 V$y6=Q<c  
14.1 理论背景 186 AJk0jh\.j%  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 q^:>sfd  
14.3 生成脚本数据 190 P`/;3u/P  
14.4 导出散射数据 193 J~=bW\^I  
14.5 创建臂 194 1 &24:&  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 >FO4]  
14.7 加载两个臂的文件 200 _lWC)bv
`  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 d~i WV6Va  
14.9 连接元件 202 ,EkzBVgo  
14.10 运行模拟 203 ~vqVASUc,  
14.11 创建图以查看结果 204 -^ )0c  
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