[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 o+aB[+  
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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。 A\SbuRty  
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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。 [{Y$]3?}  
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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。 Qh{=Z^r  
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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。 >,~JQ%1  
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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。 hW|t
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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 ^ro?.,c T  
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目 录 3w^q0/GD  
1 入门指南 4  c<4pu  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 rc;| ,\  
1.2 OptiBPM简介 5 $jw!DrE  
1.3 光波导介绍 8 g8vN^nQf[  
1.4 快速入门 8 Rf8|-G-}#  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 SJy?
^  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ?m~;*wn%  
2.2 定义布局设置 29 6.By)L  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 QY{f=  
2.4 插入input plane 35 C6/,-?%)  
2.5 运行模拟 39 2&=;$2?}  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 "3\)@  
3 创建一个单弯曲器件 44 ]cA){^.Jz  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 b"f4}b  
3.2 定义布局设置 45 Yq2mVo  
3.3 创建一个弧形波导 46 9MGA#a  
3.4 插入入射面 49 35c9c(A  
3.5 选择输出数据文件 53 6*]
Kow?  
3.6 运行模拟 54 zlXkD~GV  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 "+)ey>_  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 s2d;601*b  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 [u-~<80  
4.2 定义布局设置 61 v3hNvcMpf  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 - +>
~  
4.4 插入输入面 62 fEgZ/p!g  
4.5 运行模拟 63 1`h`-dqr#  
4.6 预览最大值 65 X}?cAo2N  
4.7 绘制波导 69 xorFz{  
4.8 指定输出波导的路径 69 <xc"y|7X  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 O81})r*Y  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Nzr zLK  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 6}|/~n  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 8LkC/  
5.1 定义波导材料 75 m&; t;&#  
5.2 定义布局设置 76 K` U\+AE  
5.3 创建波导 76 ~v<r\8`OI2  
5.4 修改输入平面 77 6o{anHBB  
5.5 指定波导的路径 78 ,@[Q:fY  
5.6 运行模拟 79 gp$+Qd  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 8LiRZ"  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 q4U?}=PD  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 o^>*aQ!7<D  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 N\xqy-L9  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 VJ1si0vWtq  
6.2 定义布局结构 89 Oys.8%+ P  
6.3 绘制并定位波导 91 YF."D%?  
6.4 生成布局脚本 95 )"f>cYF  
6.5 插入和编辑输入面 97 op}x}Ioz  
6.6 运行模拟 98 }3vB_0[r  
6.7 修改布局脚本 100 aY"qEH7]  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 JU"!qXQr
 
7 应用预定义扩散过程 104 J
k(b=j  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 xu_Tocvop  
7.2 定义布局设置 106 EJL45R>  
7.3 设计波导 107 ;r`[6[AG  
7.4 设置模拟参数 108 dqG+hh^  
7.5 运行模拟 110 N7Ne  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 *rW]HNz  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 -h.']^I  
7.8 添加一个新的轮廓 111 :*4yR
46  
7.9 创建上方的线性波导 112 Iye  
8 各向异性BPM 115 ?(ks=rRK  
8.1 定义材料 116 lW7kBCsz#  
8.2 创建轮廓 117 2
Ie50U  
8.3 定义布局设置 118 GO`XKE  
8.4 创建线性波导 120 17nWrTxR$  
8.5 设置模拟参数 121 deTUfbd'  
8.6 预览介电常数分量 122 c) 1m4SB@  
8.7 创建输入面 123 'jmcS0f -  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 UpB7hA  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ^=W%G^jJy  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ^DIN(0u)  
9.2 定义布局设置 130 1R,n[`}h  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
sp
FsrB  
9.4 编辑输入平面 132 %L~X\M:Qk  
9.5 设置模拟参数 134 Lw-j#}&6E  
9.6 运行模拟 135 =.tsz.:c  
10 电光调制器 138 (|bht0  
10.1 定义电解质材料 139 @NX^__sa  
10.2 定义电极材料 140 ym1TGeFAq  
10.3 定义轮廓 141 E<~/AReo  
10.4 绘制波导 144 #<se0CJB  
10.5 绘制电极 147 7b Gzun&  
10.6 静电模拟 149 2]Y (<PC  
10.7 电光模拟 151 ]=h Ts%]w  
11 折射率(RI)扫描 155 in B}ydk  
11.1 定义材料和通道 155 kv)LH{  
11.2 定义布局设置 157 WhK?>u  
11.3 绘制线性波导 160 93YD\R+q  
11.4 插入输入面 160 =Jem.Ph  
11.5 创建脚本 161 ZZlR:D  
11.6 运行模拟 163 g]jtVQH']  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 R2M,VK?Wx  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 \ fwf\&  
12.1 定义材料 165 $aGK8%.O  
12.2 创建参考轮廓 166 |5g*pXu{  
12.3 定义布局设置 166 .,EZ-&6{  
12.4 用户自定义轮廓 167 4N#0w]_,>Y  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 {4:En;  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 j*+r`CX  
13.1 定义材料 173 ydlH6>  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 z<@$$Z=0UF  
13.3 定义晶圆 174 *TMg.  
13.4 创建器件 175 $ar:5kif  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 sW=@G'}3  
13.6 定义电极区域 178 R HF;AX n  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 +ES.O]?>  
13.8 运行模拟 182 >A1Yn]k  
13.9 创建脚本 184 s"a*S\a;b  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 WqTW@-}ID  
14.1 理论背景 186 9:BGA/?  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 #0^QUOp  
14.3 生成脚本数据 190 HWe.|fH:  
14.4 导出散射数据 193 uj8]\MY  
14.5 创建臂 194 GWP"i77y0s  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 _X@:-_  
14.7 加载两个臂的文件 200 L8Z?B\  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 dQizM^j  
14.9 连接元件 202 f \4Qp  
14.10 运行模拟 203 ([$F5 q1TR  
14.11 创建图以查看结果 204 )bcMKZ   
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