[产品]光波导——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 #2`D`>7456  
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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。 Q5%#^ZdsTd  
Z}|(FRVk  
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。 OgF+OS  
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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。 ~4?9a(>3  
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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。 V7TVt,-3  
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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。 :>itXD!  
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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 E*?<KZe"  
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目 录 [frq 'c  
1 入门指南 4 TNQP"9[?  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 F#|:`$t  
1.2 OptiBPM简介 5 MLFKH  
1.3 光波导介绍 8 uUKc
B:  
1.4 快速入门 8 O$IjNx  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 vSonkJ_  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 y^7}
oH _  
2.2 定义布局设置 29 <L&m4O#|  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 wO2_DyMm@  
2.4 插入input plane 35 ^Q&u0;OJ  
2.5 运行模拟 39 erO>1 ,4S  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 (|wz7AY2  
3 创建一个单弯曲器件 44 v:+~9w+  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 7bDHXn  
3.2 定义布局设置 45 'Wa,OFd\8  
3.3 创建一个弧形波导 46 \P1=5rP  
3.4 插入入射面 49 qH['09/F6  
3.5 选择输出数据文件 53 OM{WI27  
3.6 运行模拟 54 ;;A2!w{}[i  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 $cu00
K  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ~{}#)gGU  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 GJqE!I,.  
4.2 定义布局设置 61 b~-%c_  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 xUfbW;;]UU  
4.4 插入输入面 62 |pa$*/!NT  
4.5 运行模拟 63 sZ?mP;Q  
4.6 预览最大值 65 lDmtQk-SN  
4.7 绘制波导 69 UU8pz{/  
4.8 指定输出波导的路径 69 :$+-3_oLMQ  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 6=N`wi  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 g:0#u;j^7  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 V34hFa  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 KR"M/#  
5.1 定义波导材料 75 ,.gQ^^+=  
5.2 定义布局设置 76 ;O<9|?  
5.3 创建波导 76 qF iLh9=D  
5.4 修改输入平面 77 xooY'El*#  
5.5 指定波导的路径 78 OxGE
%R,  
5.6 运行模拟 79 =vT<EW}[  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 mXUYQ82  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ?uMQP NYs  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 -+t]15  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88  X\}Y  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 s}onsC  
6.2 定义布局结构 89 Q?AmOo-a  
6.3 绘制并定位波导 91 %6--}bY^  
6.4 生成布局脚本 95 7H>@iI"?  
6.5 插入和编辑输入面 97 yPw'] "  
6.6 运行模拟 98 ;L&TxO>#J  
6.7 修改布局脚本 100 t*@z8<H  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 exdx\@72  
7 应用预定义扩散过程 104 -YD+(c`l  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 L#)(H^[  
7.2 定义布局设置 106 _
 pO`  
7.3 设计波导 107 R}mn*h6  
7.4 设置模拟参数 108 g,:j/vR  
7.5 运行模拟 110 PQ|69*2G  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ! Q<>3xZ  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ASPy  
7.8 添加一个新的轮廓 111 5PcJZi^.l
 
7.9 创建上方的线性波导 112 q.2(OP>(  
8 各向异性BPM 115 ~XeFOMq  
8.1 定义材料 116 !.1%}4@Q]  
8.2 创建轮廓 117 |w}xl'>q  
8.3 定义布局设置 118 (z$r:p  
8.4 创建线性波导 120 6WoAs)ZF  
8.5 设置模拟参数 121 ny-7P;->8  
8.6 预览介电常数分量 122 n}xhW'3hU=  
8.7 创建输入面 123 c"!lwm3b  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 t:LcNlN|  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 %r)avI  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 #y|V|nd
 
9.2 定义布局设置 130 Z`3ufXPNlO  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 V#ev-\k}@  
9.4 编辑输入平面 132 /J)l
/oI  
9.5 设置模拟参数 134 Hqh6:
RuL  
9.6 运行模拟 135 W0jZOP5_.$  
10 电光调制器 138 fri0XxF  
10.1 定义电解质材料 139 4(l?uU$  
10.2 定义电极材料 140 .yENM[-bQ  
10.3 定义轮廓 141 S]sk7  
10.4 绘制波导 144 N)% ;jh:T  
10.5 绘制电极 147 _ .i3,-l)  
10.6 静电模拟 149 G,=yc@uq  
10.7 电光模拟 151 v6\F Q9|t  
11 折射率(RI)扫描 155 ]\RRqLDzkg  
11.1 定义材料和通道 155 9
{j66  
11.2 定义布局设置 157 A$g+K,.l  
11.3 绘制线性波导 160 VCy5JH  
11.4 插入输入面 160 YGc^h(d  
11.5 创建脚本 161  QH]M  
11.6 运行模拟 163 VE2tq k%  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 avp;*G}  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 6I_Hd>4  
12.1 定义材料 165 >Q,zNs  
12.2 创建参考轮廓 166 M9!AIHq4  
12.3 定义布局设置 166 0i[zup
 
12.4 用户自定义轮廓 167 z<gu00U7  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ~{>?*Gd&T  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 UkCnqNvx  
13.1 定义材料 173 $V6^G*Q  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 b=a!j=-D  
13.3 定义晶圆 174 CBf7]n0H  
13.4 创建器件 175 K7I&sS^x  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 &$`hQgi  
13.6 定义电极区域 178 ?B.~AUN  
l6[lJ0Y  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 !k$}Kj)I  
13.8 运行模拟 182 8|twV35  
13.9 创建脚本 184 3-40'$lE  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 RANPi\]  
14.1 理论背景 186 `P+(&taT  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 D}Ilyk_uUw  
14.3 生成脚本数据 190 q&'Lbxc>c  
14.4 导出散射数据 193 #iSFf  
14.5 创建臂 194 jn9 ShF  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 XM Vq-8B0  
14.7 加载两个臂的文件 200 z/&;{J  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 DJh&#b  
14.9 连接元件 202 FqA3{  
14.10 运行模拟 203 I.}1JJF*  
14.11 创建图以查看结果 204 5CJZw3q