[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 @.t +
 
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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。 wLV,E,gM  
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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。 I,?NYIG"(  
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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。 +b|F_  
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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。 'P.y?  
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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。 2q?/aw ;Z  
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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 XcJ5KTn  
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目 录 $fb%?n{  
1 入门指南 4 P;5)Net1X  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 )."ob=m  
1.2 OptiBPM简介 5 iJ>=!Q  
1.3 光波导介绍 8 iq;\},  
1.4 快速入门 8 9{pT)(Wnb  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 N8sT?  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 T8 FW(Gw#  
2.2 定义布局设置 29 "*lx9bvV_  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 s< tG  
2.4 插入input plane 35 )]>t(  
2.5 运行模拟 39 v^9eTeFO  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 _/>ktYo:  
3 创建一个单弯曲器件 44 ]
[ $UN  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 [v1$Lp  
3.2 定义布局设置 45 @nH3nn  
3.3 创建一个弧形波导 46 `,O7
S9]R+  
3.4 插入入射面 49 1jC85^1Taq  
3.5 选择输出数据文件 53 )<x9t@$  
3.6 运行模拟 54 F8%^Ed~@  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 4H 6t" X  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 @]Q4K%1^"  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ?q!4REM  
4.2 定义布局设置 61 `I7s|9-=  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Au2^ T1F  
4.4 插入输入面 62 dsIbr"m  
4.5 运行模拟 63 8:Hh;nl  
4.6 预览最大值 65 F}Zg3#  
4.7 绘制波导 69  (?Ku-k  
4.8 指定输出波导的路径 69 Lg\3DzM  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 wBt7S!>G  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 <:-4GJH=  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 )Kx.v'  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 0Gu77&  
5.1 定义波导材料 75 Sct  
5.2 定义布局设置 76 pj%]t  
5.3 创建波导 76 TQ\#Z~CbK{  
5.4 修改输入平面 77 ?>7\L'n=5I  
5.5 指定波导的路径 78 ;adZ*'6u  
5.6 运行模拟 79 a"s2N%{  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 bUgg2iFS  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 .{gDw  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 jTwSyW  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 P$'PB*5d|  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 gj;gl ="3  
6.2 定义布局结构 89 aG1Fj[,  
6.3 绘制并定位波导 91 s(_z1  
6.4 生成布局脚本 95 C b'|  
6.5 插入和编辑输入面 97 ^E%R5JN  
6.6 运行模拟 98 qiOtbH=  
6.7 修改布局脚本 100 gV)/lDEM5  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Q &/5B  
7 应用预定义扩散过程 104 b GSj?t9/  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 aPJTH0u  
7.2 定义布局设置 106 lLQcyi0  
7.3 设计波导 107 8 n[(\f:  
7.4 设置模拟参数 108 Qi\]='C  
7.5 运行模拟 110 oDS7do  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 Q]5_s{kiz  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 5k
qI  
7.8 添加一个新的轮廓 111 Ee5YW/9]  
7.9 创建上方的线性波导 112 )EMlGM'2q  
8 各向异性BPM 115 d/GSG%zB
 
8.1 定义材料 116 9ad`q+kY  
8.2 创建轮廓 117 HnPy";{  
8.3 定义布局设置 118 +PPQ"#1pS  
8.4 创建线性波导 120 <=CABWO.  
8.5 设置模拟参数 121 )4fQ~)  
8.6 预览介电常数分量 122 ](I||JJa9f  
8.7 创建输入面 123 8Z}%,G*n  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 g)f& mQ)  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 dLqBu~*  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 +M.BMS2A<l  
9.2 定义布局设置 130 GX23c i  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 U:x;4  
9.4 编辑输入平面 132 ~F@p}u8TV  
9.5 设置模拟参数 134 L0VZ>!*o  
9.6 运行模拟 135 q%d,E1  
10 电光调制器 138 cZ%tJ(&\7X  
10.1 定义电解质材料 139 ;Q3[} ]su  
10.2 定义电极材料 140 !4v>|tq!  
10.3 定义轮廓 141 I_#5gq  
10.4 绘制波导 144 %i7U+v(d  
10.5 绘制电极 147 Y'1 KH}sH  
10.6 静电模拟 149 wMgF*  
10.7 电光模拟 151 nh7_ jEX  
11 折射率(RI)扫描 155 ~%lUzabMa  
11.1 定义材料和通道 155 [qY yr
  
11.2 定义布局设置 157 Q~.t8g/  
11.3 绘制线性波导 160 #P!<u Lc%  
11.4 插入输入面 160 lpPPI+|4N  
11.5 创建脚本 161 /7#MJH5b6  
11.6 运行模拟 163 6RI
bsy  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 N, u]2,E  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 tvno3"  
12.1 定义材料 165 W*iTg%a\k  
12.2 创建参考轮廓 166 M8:i]  
12.3 定义布局设置 166 lA4-ZQ2Zp[  
12.4 用户自定义轮廓 167 >r X$E<B\  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 =x?WZMO  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
W3ms8=z  
13.1 定义材料 173 Q(A$ >A  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 IkmEctAU  
13.3 定义晶圆 174 E"[p_ALdC  
13.4 创建器件 175 h}nS&.  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8wO4;  
13.6 定义电极区域 178 b IxH0=f  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 7f3,czW  
13.8 运行模拟 182 PN99 R]K0g  
13.9 创建脚本 184 zrSYLG  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 s[eSPSFZ  
14.1 理论背景 186 T_s09Wl  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 rF}Q(<Y86  
14.3 生成脚本数据 190 (!b)<V*  
14.4 导出散射数据 193 k8J zey]X  
14.5 创建臂 194 )sQ/$gJ  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Nk7=[y#z  
14.7 加载两个臂的文件 200  mVS^HQ:  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 I%:?f{\  
14.9 连接元件 202 zC:Pg4=w]  
14.10 运行模拟 203 o=!_.lDF:  
14.11 创建图以查看结果 204 E,ilJl\  
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