[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 DfVSG1g  
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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。 v
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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。 !1`f84
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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。 zz-X5PFn  
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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。 r ['zp=9  
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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。 hGo/Ve+@  
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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 N`7+]T  
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目 录 VaTA|=[;  
1 入门指南 4 xhncQhf\  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 'o1lJ?~kH  
1.2 OptiBPM简介 5 VoNk.h"T  
1.3 光波导介绍 8 F& ['w-n%  
1.4 快速入门 8 uo7[T*<Q  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 1N+ju"2R  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 )9kp[hY  
2.2 定义布局设置 29 9oVprd>%@  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 g7Z3GUCGL  
2.4 插入input plane 35 aa\?k\h'7X  
2.5 运行模拟 39 3+V.9TL'a  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 +3?.Vb%jY  
3 创建一个单弯曲器件 44 D1cnf"y^  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 \|$GBU  
3.2 定义布局设置 45 slV]CXW)t  
3.3 创建一个弧形波导 46 LEY k  
3.4 插入入射面 49 U6~79Hnt  
3.5 选择输出数据文件 53 x6 h53R  
3.6 运行模拟 54 aY\(R02B  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Enqs|fkbN  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 G[Jz(/yNH  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 R5fZ}C7  
4.2 定义布局设置 61 29f4[V X  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ?1Uq ud  
4.4 插入输入面 62 !FeNx*31i  
4.5 运行模拟 63 b&.3uls6  
4.6 预览最大值 65 lF)k4 +M  
4.7 绘制波导 69 &a";jO GB  
4.8 指定输出波导的路径 69 ^\3z$ntF  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 O @{<?[  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 .a}!!\@  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Z%7X"w  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Ej'N!d.  
5.1 定义波导材料 75 fs*OR2YG7  
5.2 定义布局设置 76 1yjP`N  
5.3 创建波导 76 1K[y)q  
5.4 修改输入平面 77 S5wkBdr{  
5.5 指定波导的路径 78 jYsg'Rl  
5.6 运行模拟 79 \7 }{\hY-  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 .$ 5*v  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 `+GiSj8'G  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Tyw
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6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 A7TV-eWG  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 poXT)2^)  
6.2 定义布局结构 89 )4 'yI*  
6.3 绘制并定位波导 91 yz_xWx#9  
6.4 生成布局脚本 95 P^'}3*8S  
6.5 插入和编辑输入面 97 =v~$&@  
6.6 运行模拟 98 7OLchf  
6.7 修改布局脚本 100 x$6FvgP(  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 _"- ,ia[D  
7 应用预定义扩散过程 104 {0Ej*%  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 $ZnVs@:S  
7.2 定义布局设置 106 opqf)C  
7.3 设计波导 107 qQCds}<w  
7.4 设置模拟参数 108 qEnmms1  
7.5 运行模拟 110 -d6PXf5  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 pNc4o@-
 
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 }62Q{>`  
7.8 添加一个新的轮廓 111 #,rP1#?  
7.9 创建上方的线性波导 112 p *GAs C  
8 各向异性BPM 115 PpR eqmo  
8.1 定义材料 116 ~{!,ZnO*  
8.2 创建轮廓 117 n2&M?MGX  
8.3 定义布局设置 118 QHe:  
8.4 创建线性波导 120 -A1:S'aN-  
8.5 设置模拟参数 121 N#7_)S[@0l  
8.6 预览介电常数分量 122 LH>h]OTQF  
8.7 创建输入面 123 SW=%>XKkh  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 'jBtBFzP-  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 _H$Z}2g<z  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 c/`Rv{*'o  
9.2 定义布局设置 130 $kn"S>jV  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 SNtOHTQ  
9.4 编辑输入平面 132 )iCg,?SSw=  
9.5 设置模拟参数 134 a`S3v  
9.6 运行模拟 135 ;Yn_*M/*  
10 电光调制器 138 jx8hh}C  
10.1 定义电解质材料 139 \`WAG>'l5  
10.2 定义电极材料 140 No(S#,vJ;  
10.3 定义轮廓 141 7dXh,sD  
10.4 绘制波导 144 /G#W/Q  
10.5 绘制电极 147 G>W:3y  
10.6 静电模拟 149 pOIfKd  
10.7 电光模拟 151 73(5.'F  
11 折射率(RI)扫描 155 6>-Gi  
11.1 定义材料和通道 155 ((tWgSZ3  
11.2 定义布局设置 157 q@iZo,Yk  
11.3 绘制线性波导 160
*uMtl'  
11.4 插入输入面 160 lK #~lC  
11.5 创建脚本 161 ~Ec@hz]js  
11.6 运行模拟 163 60%EmX ;  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 a1A3uP  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 0p!N'7N  
12.1 定义材料 165  `/eh  
12.2 创建参考轮廓 166 W[.UM
 
12.3 定义布局设置 166 _tVrLb7`s  
12.4 用户自定义轮廓 167 }t5pz[z
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12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 iuWw(dJk  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 B~/ejC!  
13.1 定义材料 173 U%_6'5s{^  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 BG2Z'WOH  
13.3 定义晶圆 174 aKkY)  
13.4 创建器件 175 EO\@#",a  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Zj2tQ}N  
13.6 定义电极区域 178 ~aRcA|`  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 w0$l3^}z  
13.8 运行模拟 182 Lcy>!3q3~  
13.9 创建脚本 184 R86:1  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ({p@Ay  
14.1 理论背景 186 }J\KnaKo  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 B<?fD  
14.3 生成脚本数据 190 +0FmeM&`h_  
14.4 导出散射数据 193 Q4&<RWbT^  
14.5 创建臂 194 T|lyjX$Q]9  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 fO$~jxR.  
14.7 加载两个臂的文件 200 /A/k13 J  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 %TRH,-@3h  
14.9 连接元件 202 S]&
7  
14.10 运行模拟 203 2[$` ]{U  
14.11 创建图以查看结果 204 MA5BTq<&  
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