[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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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。 ,&fZo9J9  
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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。 N_Zd.VnY  
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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。 =8rNOi  
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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。 KDV.ZSF7  
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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。 s5Wb i
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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 _2}~Vqb+  
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目 录 >p;&AaXkoG  
1 入门指南 4 m~P30)  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 .j>MsQP#\C  
1.2 OptiBPM简介 5 |B'4wF>  
1.3 光波导介绍 8 y7rT[f/J  
1.4 快速入门 8 P&@,Z#\  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 O,vC:av  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 hsYE&Np_Q  
2.2 定义布局设置 29 _Y}cK|3  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 R7!v=X]i  
2.4 插入input plane 35 fgC@(dvfk  
2.5 运行模拟 39 \1n (Jr.<  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 8|L@-F  
3 创建一个单弯曲器件 44 R?2H
nJh  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Q"c/]Sk)  
3.2 定义布局设置 45 ]:'

]  
3.3 创建一个弧形波导 46 x ju*zmu  
3.4 插入入射面 49 M&gi$Qs[E  
3.5 选择输出数据文件 53 [kckE-y  
3.6 运行模拟 54 >msQ@Ch  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 P|p X F~  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 MA}}w&  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 i3d2+N`  
4.2 定义布局设置 61 :O,r3O6  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 bKzG5|Qu  
4.4 插入输入面 62 ZitmvcMk  
4.5 运行模拟 63 U}k@%m,  
4.6 预览最大值 65 ~Eb:AC5  
4.7 绘制波导 69 Zs-lN*u7.  
4.8 指定输出波导的路径 69 | WTWj  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ~3Zz.!F  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 [F;\NJp6?^  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Oo FMOlb.Z  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;cPPx`0$9  
5.1 定义波导材料 75 GRV
F/hPn  
5.2 定义布局设置 76 ?$uF(>LD  
5.3 创建波导 76  4~ L1~Gk  
5.4 修改输入平面 77 PlK3;  
5.5 指定波导的路径 78 Gr)G-zE  
5.6 运行模拟 79 ka ;=%*7T  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 A"s?;hv\fS  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ur=:Ha  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 4`fV_H.8  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ~gOZ\jm}  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 UIg?3J}R  
6.2 定义布局结构 89 KK4e'[Wf  
6.3 绘制并定位波导 91 `-R&4%t%  
6.4 生成布局脚本 95 G
m9  
6.5 插入和编辑输入面 97 v^F00@2I  
6.6 运行模拟 98 b!Nr  
6.7 修改布局脚本 100 , /jHhKW  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 kumo%TXB&  
7 应用预定义扩散过程 104 gyV`]uqG  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 eH!V%dX  
7.2 定义布局设置 106 @Bjp7v:w  
7.3 设计波导 107 *//z$la  
7.4 设置模拟参数 108 *A8Et5HAv  
7.5 运行模拟 110 Y  9z*xS  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 _*8 6  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 _3wK: T{:  
7.8 添加一个新的轮廓 111 skTaIGRL  
7.9 创建上方的线性波导 112 5[r}'08b  
8 各向异性BPM 115 $cwmfF2C  
8.1 定义材料 116 1ah,Zth2  
8.2 创建轮廓 117 ?EPHq, E  
8.3 定义布局设置 118 K ;]dZ8  
8.4 创建线性波导 120 tX@y ]"  
8.5 设置模拟参数 121 v.vkQQ0[9  
8.6 预览介电常数分量 122 (: kn)  
8.7 创建输入面 123 0dS(g&ZR  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 N#)Klq87z  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 )Y'g;  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 4
g}r+!T  
9.2 定义布局设置 130 <SOG?Lh~  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 &DHIYj1 i  
9.4 编辑输入平面 132 !g}@xwWax  
9.5 设置模拟参数 134 M"{*))O\-c  
9.6 运行模拟 135 jq8TfJ|  
10 电光调制器 138 h8Oj E$ H  
10.1 定义电解质材料 139 9^N(s7s  
10.2 定义电极材料 140 \Ucv<S  
10.3 定义轮廓 141 V>E7!LIn.  
10.4 绘制波导 144 \w1',"l`  
10.5 绘制电极 147 |M t2  
10.6 静电模拟 149 +~of#  
10.7 电光模拟 151 dn?'06TD  
11 折射率(RI)扫描 155 V=5*)i/  
11.1 定义材料和通道 155 +|8.ymvm  
11.2 定义布局设置 157 D
d/]?4  
11.3 绘制线性波导 160 _h,_HW)G  
11.4 插入输入面 160 xx7&y!_  
11.5 创建脚本 161 \v<S:cTf  
11.6 运行模拟 163 +oO7UWs>6  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 iycceZ  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 yD.(j*bMK;  
12.1 定义材料 165 Jg{K!P|i  
12.2 创建参考轮廓 166 q@XJ,e1A  
12.3 定义布局设置 166 *icaKy3  
12.4 用户自定义轮廓 167 LikCIO  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 _y>drvg  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 F$1{w"&  
13.1 定义材料 173 3vAP&i'I  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 5!$sQ@#}D  
13.3 定义晶圆 174 8
9{;R  
13.4 创建器件 175 KSEKoHJo  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 M2d&7>N  
13.6 定义电极区域 178 d7QUg6=  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 6-/W4L)?>  
13.8 运行模拟 182 y:$qX*+9e  
13.9 创建脚本 184 '73}{" '  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 'Z9UqEGV  
14.1 理论背景 186 )dEcKH<#  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 0c!^=(  
14.3 生成脚本数据 190 5=p<"*zJ  
14.4 导出散射数据 193 I5g|)Y Q
 
14.5 创建臂 194 BI*0JKQu  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 eLXL5&}`fh  
14.7 加载两个臂的文件 200 QkD]9#Id&  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 PvjZoF["  
14.9 连接元件 202 w\N\J^5,Q  
14.10 运行模拟 203 |*h{GX.(  
14.11 创建图以查看结果 204 9xw"NcL  
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