[产品]光波导——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 )!l1  
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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。 S\A9r!
2  
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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。 N8`q.;qewz  
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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 t,x  
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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。 2NWQiSz  
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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。 :>, m$XO  
R"{oj]d;$F  
《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 @t,Y<)U  
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目 录 hkvymHaG  
1 入门指南 4 E>x,$w<?  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 43o!Vr/S  
1.2 OptiBPM简介 5 |F52)<\  
1.3 光波导介绍 8 #TG.weT
C  
1.4 快速入门 8 !wEz= i  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 {~~'

 
2.1 定义MMI耦合器材料 28 \PgMMc4'  
2.2 定义布局设置 29 HT=-mwa_]  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 &s_)|K  
2.4 插入input plane 35 $}Ky6sBnvO  
2.5 运行模拟 39 s%S; 9T  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 7& G#&d  
3 创建一个单弯曲器件 44 S"Mm_<A$@  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 3`DwKv`+  
3.2 定义布局设置 45 8z'_dfP=5  
3.3 创建一个弧形波导 46 |s*tRag  
3.4 插入入射面 49 >r5s>A[YC  
3.5 选择输出数据文件 53 Rkz[x  
3.6 运行模拟 54 *S{fyYyM  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 #tQ__V   
4 创建一个MMI星形耦合器 60 bf-V Q7  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Fd/.\s  
4.2 定义布局设置 61 .3< sv  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 4WZ"8  
4.4 插入输入面 62 )NL_)
)\  
4.5 运行模拟 63 },(Ln
%M  
4.6 预览最大值 65 *HXx;:  
4.7 绘制波导 69 ^h\Y.  
4.8 指定输出波导的路径 69 W<s5rMx  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 \?rBtD(  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 `u7"s'  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 mnS F=l;;  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 fPu,@ L  
5.1 定义波导材料 75 EwH_k  
5.2 定义布局设置 76 ~AbTbQ3  
5.3 创建波导 76 52>,JHq  
5.4 修改输入平面 77 ohj(1jt  
5.5 指定波导的路径 78 &['cZ/bM
 
5.6 运行模拟 79 ^t#W?rxp&  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 EAi!"NJ  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 UOAL7  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 {#X]D~;s+  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 .S=^)  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 fKN&0N|^R  
6.2 定义布局结构 89 u#uT|a.  
6.3 绘制并定位波导 91 ~i ImM|*0  
6.4 生成布局脚本 95 j9G1 _  
6.5 插入和编辑输入面 97 EA+}Rf6}  
6.6 运行模拟 98 4W$t28)  
6.7 修改布局脚本 100 i1E~F  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [TFd|ywn  
7 应用预定义扩散过程 104 ~gAp`Q  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?6=u[))M&  
7.2 定义布局设置 106 #ovmX  
7.3 设计波导 107 Fw!TTH6l0  
7.4 设置模拟参数 108 h &R1"  
7.5 运行模拟 110 C%l+<wpXO  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 6bXR?0$*M.  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 71GyMtX   
7.8 添加一个新的轮廓 111 8:)W!tr  
7.9 创建上方的线性波导 112 [G/ti&Od^  
8 各向异性BPM 115 :g`j gn0  
8.1 定义材料 116 9h$08l  
8.2 创建轮廓 117 L~u@n24  
8.3 定义布局设置 118 2Vn~o_ga  
8.4 创建线性波导 120 O^+H:Y|  
8.5 设置模拟参数 121 F^/1 u  
8.6 预览介电常数分量 122 1K`7  
8.7 创建输入面 123 x&kM /z?/  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 i
6Kcj  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 g]V_)}
 
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 1YrIcovi-  
9.2 定义布局设置 130 H>qw@JiO!  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 = 
@EN]u  
9.4 编辑输入平面 132 ~.*G%TW &V  
9.5 设置模拟参数 134 fUg<+|v*  
9.6 运行模拟 135 oieJ7\h]m  
10 电光调制器 138 nN]G
O}  
10.1 定义电解质材料 139 y_7lSo8<  
10.2 定义电极材料 140 C2[* $ 1U  
10.3 定义轮廓 141 =G9 9U/  
10.4 绘制波导 144 5x=aJl;G  
10.5 绘制电极 147 o^!_S5zKe.  
10.6 静电模拟 149 WP5QA8`3  
10.7 电光模拟 151 UK7pQt}9  
11 折射率(RI)扫描 155 \{8?HjJEM  
11.1 定义材料和通道 155 S#^2k!(|G  
11.2 定义布局设置 157 /Z?$!u4I  
11.3 绘制线性波导 160 2:6W_[7l!  
11.4 插入输入面 160 w!j'k|b>  
11.5 创建脚本 161 ]VCVV!G_=n  
11.6 运行模拟 163 nc2=S^Fqu  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 +I$,Y~&`>  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 [qL{w&R  
12.1 定义材料 165 Km)VOX[ZZ  
12.2 创建参考轮廓 166 `B A'a" $  
12.3 定义布局设置 166 %A$5mi^  
12.4 用户自定义轮廓 167 \}n\cUy-  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 vmj'X>Q  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 q?
* z<)#  
13.1 定义材料 173 E^`-:L(_  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 z|$M,?r'  
13.3 定义晶圆 174 cSD$I^$oq  
13.4 创建器件 175 * @=ZzL  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 1VR|z  
13.6 定义电极区域 178 ZamOYkRX  
;Zy[2M  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 qN"Q3mU^h*  
13.8 运行模拟 182 jl"su:y  
13.9 创建脚本 184 0 L$[w  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 UasU/Q <  
14.1 理论背景 186 sxn{uRF  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 _M) G  
14.3 生成脚本数据 190 +WjX@rSq[  
14.4 导出散射数据 193 `*ALb|4ilG  
14.5 创建臂 194 {ldt/dl~  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ]S
mN}Iq1  
14.7 加载两个臂的文件 200 1N}vz(0"  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 }n(
 ?|  
14.9 连接元件 202 I<rT\':
9  
14.10 运行模拟 203 z
*UgRLKZD  
14.11 创建图以查看结果 204 U38~m}c