[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 @I
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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。 &FRf-6/  
D@sMCR  
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。 x&u@!# d]  
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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。 E$8-8[  
.e5@9G.jb  
本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 BQUYT/$(  
Pl|I{l*o(`  
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。 3,i`FqQa  
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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 HQ=pf >  
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目 录 k}kwr[  
1 入门指南 4 c|m?f  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 t:lDFv4s  
1.2 OptiBPM简介 5 
(?uK  
1.3 光波导介绍 8 . P44t  
1.4 快速入门 8 8Rw:SU9H?T  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 S+6YD0  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 g&B7Y|Es  
2.2 定义布局设置 29 ( Ygy%O%  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ;>>:7rdYt  
2.4 插入input plane 35 j&.JAQ*2;  
2.5 运行模拟 39 4 }_}3.  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 S=< ]u  
3 创建一个单弯曲器件 44 k-*k'S_  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 >>R)?24,<  
3.2 定义布局设置 45 V#1v5mWVx  
3.3 创建一个弧形波导 46 ?JRfhJ:j  
3.4 插入入射面 49 GQ.akA_
(  
3.5 选择输出数据文件 53 MD1d  
3.6 运行模拟 54 e6jdSn  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 2"xhFxoD7  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 } -hH2  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 h9c7P@29  
4.2 定义布局设置 61 e6gj'GmY  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 c7?|Tipc  
4.4 插入输入面 62 _mQ~[}y+?  
4.5 运行模拟 63 A-\n"}4  
4.6 预览最大值 65 S=w~bz,/  
4.7 绘制波导 69 z}VCiS0  
4.8 指定输出波导的路径 69 =5pwNi_S  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 J{EK}'  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 \FO 4A  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 uWXxK"J.  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]%Whtj.,x7  
5.1 定义波导材料 75 '
i/"D8  
5.2 定义布局设置 76 h*[sV  
5.3 创建波导 76 2I4G=jM[  
5.4 修改输入平面 77 ac4dIW{$3  
5.5 指定波导的路径 78 r_a1oO:  
5.6 运行模拟 79 {2|sk9?W  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 P!~&Ei  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 6l>016 x  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9fSX=PVRmQ  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 *i7-_pT  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Zr\G=0`  
6.2 定义布局结构 89 a5g1.6hF  
6.3 绘制并定位波导 91 7.^1I7O  
6.4 生成布局脚本 95 EX3;|z@5;  
6.5 插入和编辑输入面 97 IP1{gMG  
6.6 运行模拟 98 R&R{I/;i*.  
6.7 修改布局脚本 100 G!ryW4  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 6ozBU^n  
7 应用预定义扩散过程 104 <8Q?kj  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 7XIG ne%v  
7.2 定义布局设置 106 \l;H!y[  
7.3 设计波导 107 v".u#G'u  
7.4 设置模拟参数 108 N aiZU  
7.5 运行模拟 110 E"H>[E  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
9c@\-Z'  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 /0F <GBQ"v  
7.8 添加一个新的轮廓 111 5th\_n}N2/  
7.9 创建上方的线性波导 112 oxqD/fY  
8 各向异性BPM 115 xF9PjnWF=  
8.1 定义材料 116 +Mh9Jf  
8.2 创建轮廓 117 +@oo8io  
8.3 定义布局设置 118 [SLBA_d  
8.4 创建线性波导 120 _UeIzdV9  
8.5 设置模拟参数 121 h@?BA<'S  
8.6 预览介电常数分量 122 pe@/tO&I  
8.7 创建输入面 123 h<2O+"^  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 9o5_QnGE  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 lT]dj9l  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 i_;]UvP  
9.2 定义布局设置 130 lhV'Q]s@6  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 aib)ItNb  
9.4 编辑输入平面 132 ~dqEUu!C  
9.5 设置模拟参数 134 %8GY`T:^  
9.6 运行模拟 135 u%Yr&u  
10 电光调制器 138 & 5YI!; q,  
10.1 定义电解质材料 139 =G2A Ufn  
10.2 定义电极材料 140 h|'T'l&z  
10.3 定义轮廓 141 vV9q5Bj:  
10.4 绘制波导 144 SA$1rqU=  
10.5 绘制电极 147 'xp&)gL  
10.6 静电模拟 149 7^:0?Q  
10.7 电光模拟 151 Ijj]_V{,  
11 折射率(RI)扫描 155 u kKp,1xz  
11.1 定义材料和通道 155 [P_1
a`b  
11.2 定义布局设置 157 6|:]2S  
11.3 绘制线性波导 160 mI~k@!3  
11.4 插入输入面 160 mM7S9^<UH  
11.5 创建脚本 161 rj].bGQ,+  
11.6 运行模拟 163 Q:B
:  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 q[SUYb;,  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 N^.!l_  
12.1 定义材料 165 xcYYo'U  
12.2 创建参考轮廓 166 =w!14@W  
12.3 定义布局设置 166 C[O \aW  
12.4 用户自定义轮廓 167 f[/E $r99J  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 =r:-CRq(  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 7L:$Amb_F  
13.1 定义材料 173 pJ#R :#P  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ,2%>e"%  
13.3 定义晶圆 174 uNYHEs6%T$  
13.4 创建器件 175 ^\<1Y''  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 x+9aTsZ  
13.6 定义电极区域 178 0:(@Y  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 =kvYE,,g_  
13.8 运行模拟 182 <vV?VV([  
13.9 创建脚本 184 ` 0k  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 &?<o692  
14.1 理论背景 186 L6O@q`\z  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 @BN cIJk9  
14.3 生成脚本数据 190 BjR:#*<qD  
14.4 导出散射数据 193 DPNUm<>  
14.5 创建臂 194 r=+r5k"`  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Gu:aSb  
14.7 加载两个臂的文件 200 F3b[L^Km]  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 )*iSN*T8q  
14.9 连接元件 202 NTVdSK7z~H  
14.10 运行模拟 203 T%xB|^lf  
14.11 创建图以查看结果 204 X] /r'Tz  
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