[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 yav)mO~QU6  
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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 =?V{"wk!  
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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。 $>h#|?*?  
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通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 :>;psR  
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本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ZK ?x_`w  
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本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ,m"ztu-  
@LE?XlhD  
《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 3w9
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目 录 C5WCRg5&  
1 入门指南 4 z\E"={P&  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ^2A
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(E  
1.2 OptiBPM简介 5 c==Oio("  
1.3 光波导介绍 8 V%0.%/<#5  
1.4 快速入门 8 1
IlR  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 o5D"<-=>  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 |O)deiJRy  
2.2 定义布局设置 29 ~4>Xi* B  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 vW{cBy  
2.4 插入input plane 35 d=#p w*w  
2.5 运行模拟 39 ?V{k\1A  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 cyhD%sB[D9  
3 创建一个单弯曲器件 44 pNqf2CnnT  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 YT5>pM-%  
3.2 定义布局设置 45 AslH V@K  
3.3 创建一个弧形波导 46 K8UAz"  
3.4 插入入射面 49 }]~}DHYr  
3.5 选择输出数据文件 53 psZeu*/r  
3.6 运行模拟 54 XsOOkf\_  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 TN %"RL  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 r$#G%FMv  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 l'W+^  
4.2 定义布局设置 61 {a3kn\6H0  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 #8z,'~\  
4.4 插入输入面 62 sv;zvEn;-L  
4.5 运行模拟 63 ;/V@N |$n  
4.6 预览最大值 65 ,OKM\N,  
4.7 绘制波导 69 F3Y>hs):7  
4.8 指定输出波导的路径 69 Z0=m:h  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 gr 5]5u   
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )KqR8UO
  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 $CmX &%L=  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 @g75T`N  
5.1 定义波导材料 75 Ib2@Wi   
5.2 定义布局设置 76 tqQ0lv^J  
5.3 创建波导 76 GVEWd/:X(  
5.4 修改输入平面 77 gFT~\3jp=  
5.5 指定波导的路径 78 u3wC}Zo  
5.6 运行模拟 79 lk +K+Ra/  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 \ZFQ?e,d  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ` (D4gPW  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 <s-@!8*(  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ,8IAhQa  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 V./w06;0  
6.2 定义布局结构 89 #eC;3Kq#-  
6.3 绘制并定位波导 91 -L9R&r#_e  
6.4 生成布局脚本 95 -WUYE  
6.5 插入和编辑输入面 97 B/=q_.1F>  
6.6 运行模拟 98 16QbB;  
6.7 修改布局脚本 100 Q==v!"Gi|  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Q H_W\W  
7 应用预定义扩散过程 104  xD  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 I/Jp,~JT*  
7.2 定义布局设置 106 &ZE\@V
c  
7.3 设计波导 107 h_~|O[5|)  
7.4 设置模拟参数 108 c,q"}nE8w  
7.5 运行模拟 110 e5ru:#P.p  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ;a#*|vx  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 JYd7@Msfc  
7.8 添加一个新的轮廓 111 DA
nb.0  
7.9 创建上方的线性波导 112 WkaR{{nM  
8 各向异性BPM 115 s$Zq/l$1x  
8.1 定义材料 116 .NkAD-k`  
8.2 创建轮廓 117 T@|l@xm~L  
8.3 定义布局设置 118 z8[H:W#G  
8.4 创建线性波导 120 (
kC} ,}  
8.5 设置模拟参数 121 g6g$nY@Jm  
8.6 预览介电常数分量 122 90T%T2K  
8.7 创建输入面 123 FxfL+}?Q  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 KO|pJ3  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 HRV*x!|I  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 umjhG6  
9.2 定义布局设置 130 :B=8_M  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 wm=RD98  
9.4 编辑输入平面 132 ns#~}2"d  
9.5 设置模拟参数 134 gKN}Of@^1  
9.6 运行模拟 135 XY{:tR_al  
10 电光调制器 138 3eTrtCe$  
10.1 定义电解质材料 139 HmExfW  
10.2 定义电极材料 140 =dM.7$6) R  
10.3 定义轮廓 141 OB6J.dF[%  
10.4 绘制波导 144 ,?k%j
cR  
10.5 绘制电极 147 C.>  
10.6 静电模拟 149 GVG!sMmnX  
10.7 电光模拟 151 %5h^`lp  
11 折射率(RI)扫描 155 xP/OsaxN  
11.1 定义材料和通道 155 C]'g:93L  
11.2 定义布局设置 157 gcg>Gjp  
11.3 绘制线性波导 160 =4zNo3IvL+  
11.4 插入输入面 160 ALd]1a&  
11.5 创建脚本 161 $(gGoL<  
11.6 运行模拟 163 Kej|1g1f  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 e40udLH~x  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 3Q"F(uE v^  
12.1 定义材料 165 d=XpO*v,[  
12.2 创建参考轮廓 166 't(}Rq@  
12.3 定义布局设置 166 st?gA"5w  
12.4 用户自定义轮廓 167 / Mod=/e  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 +2DE/wE]e+  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 gF[6c`-s  
13.1 定义材料 173 MBB5wj  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 xQJIM.  
13.3 定义晶圆 174 _BV`,`8}  
13.4 创建器件 175 3;a R\:p@w  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 =4tO0  
13.6 定义电极区域 178 H`m:X,6}
 
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 l"J*
)P
 
13.8 运行模拟 182 \sK:W|yy  
13.9 创建脚本 184 Yb[n{.%/g  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ;8P_av}C  
14.1 理论背景 186
c>ad0xce6  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 p jKt:R}  
14.3 生成脚本数据 190 $PSY:Zz  
14.4 导出散射数据 193 u7;`4P:o@  
14.5 创建臂 194 q2e]3{l3  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 W+gpr|R2  
14.7 加载两个臂的文件 200 HG2GZ}~^1  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 NZLXN  
14.9 连接元件 202 6b?`:$Cw3)  
14.10 运行模拟 203 XOrcygb2  
14.11 创建图以查看结果 204 XRa(sXA3  
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