[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 \hm;p  
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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。 86bRfW'  
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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。 c7E|GZ2Hc  
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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。 xla64Qld  
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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。 \z~wm&  
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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。 jGeil qPC  
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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 JlM0]__v  
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目 录 \$g,Hgp/<  
1 入门指南 4 PNSV?RT*pG  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 8)NQt$lWp  
1.2 OptiBPM简介 5 RS8tE(  
1.3 光波导介绍 8 a/k0(  
1.4 快速入门 8 xw>\6VNt  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 (oftq!X2  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ]12ypcf  
2.2 定义布局设置 29 _3;vir%)  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 :EkhF6B/  
2.4 插入input plane 35 o\#C
#NiT  
2.5 运行模拟 39 LNA5!E  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 D
~(f7~c%  
3 创建一个单弯曲器件 44 J&B>"s,  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 I}Fv4wlZG  
3.2 定义布局设置 45 rryC^Vma  
3.3 创建一个弧形波导 46 T[?toqkD>z  
3.4 插入入射面 49 VV$$t;R/
 
3.5 选择输出数据文件 53 S4salpz  
3.6 运行模拟 54 B@8M2Pl  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 h@^d Vg  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 1+{V^)V?  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 e hgUp =  
4.2 定义布局设置 61 ~!PaBS3A  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 *(?tf{  
4.4 插入输入面 62 9On0om>  
4.5 运行模拟 63 [!<W{ ($5  
4.6 预览最大值 65 ^L,Uz:[J  
4.7 绘制波导 69 vi4lmkyh^  
4.8 指定输出波导的路径 69 )zKZ<;#y  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 S260h,(,  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 5Nt40)E}sN  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 68!W~%?pR  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 0-=PP@W  
5.1 定义波导材料 75 iB1+4wa  
5.2 定义布局设置 76 ?}n\&|+  
5.3 创建波导 76 5LkpfmR  
5.4 修改输入平面 77 .#4;em%7  
5.5 指定波导的路径 78 odm!}stus  
5.6 运行模拟 79 R9!GDKts%  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 L]syDn  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 /'ukeK+'  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 5, j&-{0W  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Yu`KHvur  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 8iIz!l%O  
6.2 定义布局结构 89 -J`
VXG:M  
6.3 绘制并定位波导 91
g.V{CJ*V  
6.4 生成布局脚本 95 2JMMNpya  
6.5 插入和编辑输入面 97 fbjT"jSzw  
6.6 运行模拟 98 Q!T+Jc9N  
6.7 修改布局脚本 100 WlF}R\N!  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 |E(`9  
7 应用预定义扩散过程 104 b}C6/zW  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 4(hHp6}b  
7.2 定义布局设置 106 <*vWcCS1  
7.3 设计波导 107 g?mfpw
Zj  
7.4 设置模拟参数 108 d.)%C]W{  
7.5 运行模拟 110 X`+8r
O[  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 NCKhrDd&  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 n{@^ne4m  
7.8 添加一个新的轮廓 111 n6 VX0R  
7.9 创建上方的线性波导 112 gE}+`w/X  
8 各向异性BPM 115 &y~~Z [.F,  
8.1 定义材料 116 zQt"i`{U  
8.2 创建轮廓 117 Or2J  
8.3 定义布局设置 118 (9A`[TRwi  
8.4 创建线性波导 120 kuZs30^  
8.5 设置模拟参数 121 =_@Q+N*]|(  
8.6 预览介电常数分量 122 6%^9`|3  
8.7 创建输入面 123 h%0FKi^  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 #A@d;U%  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1%^d<%,]  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 5{.g~3"  
9.2 定义布局设置 130 >~vZ+YO  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 4_i6qu(4  
9.4 编辑输入平面 132 zNo(|;19  
9.5 设置模拟参数 134 ]CnqPLqL  
9.6 运行模拟 135 EYaX@|)  
10 电光调制器 138 A $GiO  
10.1 定义电解质材料 139 >+3tOv3:  
10.2 定义电极材料 140 %ylpn7I\6  
10.3 定义轮廓 141 G#f(oGn :  
10.4 绘制波导 144 M6MtE_E  
10.5 绘制电极 147 t)62_nu  
10.6 静电模拟 149 1f/8XxTB  
10.7 电光模拟 151 2\'5LL3  
11 折射率(RI)扫描 155 NA<6s]Cs.  
11.1 定义材料和通道 155 jwW6m@+  
11.2 定义布局设置 157 *qN(_  
11.3 绘制线性波导 160 @XSx
oUF\  
11.4 插入输入面 160 l}aJRG6U  
11.5 创建脚本 161 z"*$ .  
11.6 运行模拟 163 c8=@s#  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 }w
%W A&"W  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 E{#Y=  
12.1 定义材料 165 >.}ewz&9o  
12.2 创建参考轮廓 166 B*,Qw_3dG  
12.3 定义布局设置 166 #ozQF~
 
12.4 用户自定义轮廓 167 [-pB}1Dxb  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ;<~lzfs
 
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 8ba*:sb  
13.1 定义材料 173 WER\04%D\m  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 C\d5t4s  
13.3 定义晶圆 174 |#rP~Nj)  
13.4 创建器件 175 wRLj>
nc  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 J]=2] oI2  
13.6 定义电极区域 178 t&^cYPRfY'  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 I8]q~Q<-P  
13.8 运行模拟 182 o@!!I w  
13.9 创建脚本 184 ,x.2kb  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ="Edt+a)t  
14.1 理论背景 186 lDd8dT-Q.  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 H{4/~Z  
14.3 生成脚本数据 190 ?->&)oAh  
14.4 导出散射数据 193 j%Cr)'H?  
14.5 创建臂 194 Hc"FW5R  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ;[[GA0  
14.7 加载两个臂的文件 200
@U;U0  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 KDmzKOl  
14.9 连接元件 202 A8by5qU  
14.10 运行模拟 203 AWqc?K@   
14.11 创建图以查看结果 204 oP0ZJK&;  
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