[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 lV^#[%  
#1haq[Uv7  
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。 by>%}#M  
vm|u~Yd,s  
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。 `6VnL)  
B`-uZ9k   
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。 et+lL"&

 
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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。 w317]-n  
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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。 )<V!lsUx'-  
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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 W$`v^1M2o  
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目 录 @!")shc  
1 入门指南 4 ysOf=~1  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 i$] :Y`3h  
1.2 OptiBPM简介 5 )r46I$]>  
1.3 光波导介绍 8 hn2:@^=f  
1.4 快速入门 8 Fl.?*KBz  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 - 2L(])t6  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 S} UYkns*  
2.2 定义布局设置 29 W\>O$IX^e  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 tM"vIz 05  
2.4 插入input plane 35 F\N0<o  
2.5 运行模拟 39  t/t6o&  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 \YzKEYx+  
3 创建一个单弯曲器件 44 t,%m-dU  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 5Yv*f:  
3.2 定义布局设置 45 F8?,}5j  
3.3 创建一个弧形波导 46 =Lkn   
3.4 插入入射面 49 UUfM7gq  
3.5 选择输出数据文件 53 bji#ID2]%  
3.6 运行模拟 54 /rZk^/'  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ynA_Z^j  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 9mHCms  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 nX:E(9q7c  
4.2 定义布局设置 61 oA5Qk3b:  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 T2rwK2  
4.4 插入输入面 62 YMu#<ZG  
4.5 运行模拟 63 z+.G>0M  
4.6 预览最大值 65 h i!K-_Uy  
4.7 绘制波导 69 BaIpX<$T  
4.8 指定输出波导的路径 69 =k<b* 8  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ;cf$u}+  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 fwt+$`n  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 EC$F|T0f  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 8US35t:M  
5.1 定义波导材料 75 |rJN  
5.2 定义布局设置 76 gtH^'vFZ  
5.3 创建波导 76 6?}|@y^fb  
5.4 修改输入平面 77 x(u.(:V  
5.5 指定波导的路径 78 "oxUKT  
5.6 运行模拟 79 1^o})9  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 3q/"4D  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 kVsX/~$  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 _K?v^oM#  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 MMjewG
xe  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 P}AwE,&Q  
6.2 定义布局结构 89 $o+@}B0)  
6.3 绘制并定位波导 91 K @&c  
6.4 生成布局脚本 95 Ow?~+) 4  
6.5 插入和编辑输入面 97 ]NaH *\q  
6.6 运行模拟 98 &O+S[~  
6.7 修改布局脚本 100 Z .`+IN(>E  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ,hNs{-*  
7 应用预定义扩散过程 104 '`}D+IQ(j  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 rk=w~IZJ3  
7.2 定义布局设置 106 0KExB{K  
7.3 设计波导 107 fATn
za  
7.4 设置模拟参数 108
 XU"G  
7.5 运行模拟 110
%mlH  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 |C./gdq  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 zLr:zfl  
7.8 添加一个新的轮廓 111 w,6gnO  
7.9 创建上方的线性波导 112 @QJPcF"  
8 各向异性BPM 115 /!&eP3
^  
8.1 定义材料 116 D_F1<q  
8.2 创建轮廓 117 q\P{h ij  
8.3 定义布局设置 118 D'g@B.fXd  
8.4 创建线性波导 120 &Kc45  
8.5 设置模拟参数 121 
BpFXe7  
8.6 预览介电常数分量 122 D@w&[IF  
8.7 创建输入面 123 NB3+kf,  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 }5"Rj<  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 F$v^S+Ch  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 t:.X=/02  
9.2 定义布局设置 130 \o,et9zDJ3  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 J'#o6Ud  
9.4 编辑输入平面 132 r^s$U,e#~  
9.5 设置模拟参数 134 |&S
^L}V.C  
9.6 运行模拟 135 Ktuv a3=>N  
10 电光调制器 138 `aMnTF5:  
10.1 定义电解质材料 139 yYJ +vs  
10.2 定义电极材料 140 !Y^B{bh  
10.3 定义轮廓 141 G^P9_Sw]d3  
10.4 绘制波导 144 }e"2Nc_UG  
10.5 绘制电极 147 0n{+_   
10.6 静电模拟 149 z2.OR,R}]  
10.7 电光模拟 151 sN[<{;K4  
11 折射率(RI)扫描 155 q 3,p=ijJ  
11.1 定义材料和通道 155 !9C]Fs*`?
 
11.2 定义布局设置 157 s?sr0HZ  
11.3 绘制线性波导 160 q|B.@Ng.  
11.4 插入输入面 160 r_^
]5C\  
11.5 创建脚本 161 ]nS9taEA   
11.6 运行模拟 163 oXwcil  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 \o?  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 yW(A0  
12.1 定义材料 165 k V'0r
b  
12.2 创建参考轮廓 166 Qmv8T ^+  
12.3 定义布局设置 166 7BgA+Fz  
12.4 用户自定义轮廓 167 Xs4G#QsAJ  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 nzi)4"3O  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 hG/Z65`&  
13.1 定义材料 173 / vzwokH  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 n QOLR?%  
13.3 定义晶圆 174 y5V]uQSD  
13.4 创建器件 175 Y,%G5X@S<  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 {M0pq3SL*t  
13.6 定义电极区域 178 1z8AK"8  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 O;;vz+ j  
13.8 运行模拟 182 Q0_|?]v  
13.9 创建脚本 184 :e4[isI  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ;fY)7 '  
14.1 理论背景 186 j98>Jr\  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 s9YP =)I  
14.3 生成脚本数据 190 x6~`{N1N M  
14.4 导出散射数据 193 FU(s jB  
14.5 创建臂 194 ~F]If\b  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 c:`&QDF  
14.7 加载两个臂的文件 200 X?]1/6rV  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 6EX8,4c\  
14.9 连接元件 202 !P* z=  
14.10 运行模拟 203 Gm
LKg >%  
14.11 创建图以查看结果 204 5zII4ukn*  
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