[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 *3$,f>W^  
o(P:f)B  
随着时代的发展，人们对光网络带宽的需求越来越高，光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中，存在着许多的波导类元件，如分束器，耦合器，复用器，AWG等，这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员，可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计，这可以大大降低时间成本和物料成本。 g1~I*!p  
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OptiBPM是基于光束传输算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM）来模拟光通过任意波导介质（各向同性与各向异性）。并可使用合适的数值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，来进行计算，计算过程中可以使用合适的边界条件，如TBC和PML边界条件，以完成整个波导结构的仿真和分析，获得任意位置处的电磁场分布。 yr>bL"!CA  
x1wxB 1)2  
通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 4*x!B![]y  
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本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 W[Bu&?h$  
PoJ$%_a}  
本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 er0D5f R  
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 H|UL5<:]D  
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目 录 ~7pjk  
1 入门指南 4 ?Z>.G{Wm@  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 2HXKz7da  
1.2 OptiBPM简介 5 4Umsc>yfK  
1.3 光波导介绍 8 J\3} il N  
1.4 快速入门 8 /\rq$W_  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 /y)"j#-eW  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 t1jlxK  
2.2 定义布局设置 29 |QLX..  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 Jv<$AI  
2.4 插入input plane 35 u!o]Co>  
2.5 运行模拟 39 5lnSa+_/f  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 mE`qvavP|/  
3 创建一个单弯曲器件 44 nKB&|!
 
3.1 定义一个单弯曲器件 44 _-]!;0EIV  
3.2 定义布局设置 45 T[-c|  
3.3 创建一个弧形波导 46 *O>aqu  
3.4 插入入射面 49 -fJ@R1]  
3.5 选择输出数据文件 53 ;9 ,mV(w  
3.6 运行模拟 54 T:dm0iau  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 tvT8UW'  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 mSzpRa  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 _i
[)$EgFm  
4.2 定义布局设置 61 QaWHz   
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 F,M"/hnPT  
4.4 插入输入面 62 drKjLo[y  
4.5 运行模拟 63 K;p<f{PE  
4.6 预览最大值 65 #we>75l{+R  
4.7 绘制波导 69 T_?nd T2  
4.8 指定输出波导的路径 69 K\+}q{  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 x$GsDV  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 +}QBzGW`  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 NOr <,  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ny(GTKoUz  
5.1 定义波导材料 75 g'ZMV6b?K  
5.2 定义布局设置 76 @f{_=~+  
5.3 创建波导 76 Hp
}  
5.4 修改输入平面 77 7B]:3M6d  
5.5 指定波导的路径 78 E0eQ9BXh  
5.6 运行模拟 79 ouVjZF@kS  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 #RM3^]h  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 rS
)b1nPA  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 zk5=Opmvh  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 +K%pxuVh  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 nS+FX&_  
6.2 定义布局结构 89 'B (eMnLg  
6.3 绘制并定位波导 91 $54=gRo^  
6.4 生成布局脚本 95 /3Nb  
6.5 插入和编辑输入面 97 U2V^T'Y[  
6.6 运行模拟 98 Z-SwJtWk  
6.7 修改布局脚本 100 AB"1(PbG  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 d)0LVa(  
7 应用预定义扩散过程 104 g TXW2S  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?orhJS  
7.2 定义布局设置 106 a,~D+s;^  
7.3 设计波导 107 }B"|z'u  
7.4 设置模拟参数 108 +z|UpI  
7.5 运行模拟 110 hA*Z'.[  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 z0 2}&^Zzk  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 4e@&QOo`Cu  
7.8 添加一个新的轮廓 111 .vN%UNu  
7.9 创建上方的线性波导 112 t0e{|du  
8 各向异性BPM 115 [Iw>|q<e  
8.1 定义材料 116 @1v3-n=  
8.2 创建轮廓 117 x^)g'16`  
8.3 定义布局设置 118 ]Y4q'KH  
8.4 创建线性波导 120 N&fW9s}  
8.5 设置模拟参数 121 f4'El2>-86  
8.6 预览介电常数分量 122 U[
'JFLF  
8.7 创建输入面 123 L/q]QgCoA  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ZU-4})7uSB  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 d$fvg8^  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 9jO`gWxV8*  
9.2 定义布局设置 130 'u(=eJ@1  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Ak5[PBbW  
9.4 编辑输入平面 132 >-5td=:Z  
9.5 设置模拟参数 134 jq57C}X}2  
9.6 运行模拟 135 =6cyE  
10 电光调制器 138 _BG8/"h32  
10.1 定义电解质材料 139 x0\e<x9s  
10.2 定义电极材料 140 (;0$i?3\  
10.3 定义轮廓 141 -ca7x`yo  
10.4 绘制波导 144 M*5,O
 
10.5 绘制电极 147 L#`2.nU  
10.6 静电模拟 149 }_{y|NW  
10.7 电光模拟 151 E?Zb~xk  
11 折射率(RI)扫描 155 5LQk8NPh  
11.1 定义材料和通道 155 `FA)om  
11.2 定义布局设置 157 ^IX%dzM  
11.3 绘制线性波导 160 VK2@2`$  
11.4 插入输入面 160 { p1lae  
11.5 创建脚本 161 nJFk4v4:2  
11.6 运行模拟 163 >u=%Lz"J  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 [ rQMD^:M$  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 EKZA5J7kn  
12.1 定义材料 165 |DN^NhtE  
12.2 创建参考轮廓 166 w4\BD&7V  
12.3 定义布局设置 166 $!!R:Wn/R  
12.4 用户自定义轮廓 167 N'I(P9@  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 9wL!D3e {Q  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 T/[f5?p  
13.1 定义材料 173 ,YjxCp3  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 i[$-_  
13.3 定义晶圆 174 sYGR-:K  
13.4 创建器件 175 t]s94 R q  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 i=
oTg  
13.6 定义电极区域 178 \V]t!mZ-}l  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 gaQ[3g  
13.8 运行模拟 182 O\6vVM[  
13.9 创建脚本 184 A-Mj|V  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 j!YNg*H  
14.1 理论背景 186 kMM'[w  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 'KH lrmnr  
14.3 生成脚本数据 190 '%R<"  
14.4 导出散射数据 193 pvlDjj}  
14.5 创建臂 194 &=G)NeT_  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 0HqPyM13Q  
14.7 加载两个臂的文件 200 H4t)+(:D'  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 70_}S*T  
14.9 连接元件 202 p"2m9
0IO  
14.10 运行模拟 203 [w!C*_V 9  
14.11 创建图以查看结果 204 0!pJ5q ,A  
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