[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 )Q7;)iPY#  
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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。 I|iI ,l/9  
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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。 [-Q"A 6!Zd  
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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。 x1A^QIuxO  
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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。 |a^ydwb  
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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。 h1)p{5}H  
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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 zU1rjhv+  
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目 录 F!aYK2  
1 入门指南 4 ;'p0"\SV  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 w8>T ~Mv  
1.2 OptiBPM简介 5 qJISB7F[%O  
1.3 光波导介绍 8 %NxNZe  
1.4 快速入门 8 :4)mv4Q  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 )xTp7YnZ;  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 S0p]:r";x  
2.2 定义布局设置 29 QKHmOVh]  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 _^&oNm1  
2.4 插入input plane 35 X*FK6,Y|(  
2.5 运行模拟 39 9';0vrFeM  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ]G|@F :  
3 创建一个单弯曲器件 44 _L# Tp  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 CGv(dE,G&]  
3.2 定义布局设置 45 \a|gzC1
G  
3.3 创建一个弧形波导 46 Q^0K8>G^  
3.4 插入入射面 49 C
5XCy%
h  
3.5 选择输出数据文件 53 ?:H9xJ_^  
3.6 运行模拟 54 5HOhk"  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 lG jdDqi  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 0}P&G^%"  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 C'zMOR6c  
4.2 定义布局设置 61 p8F|]6Z  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 z!RA=]3h  
4.4 插入输入面 62 ,[cWG)-  
4.5 运行模拟 63 '| Ag,x[  
4.6 预览最大值 65 Q[~O`Lz  
4.7 绘制波导 69 N<:Ra~Ay  
4.8 指定输出波导的路径 69 b[BSUdCB  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 nz>A\H  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 urtcSq&H'  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 >8>.o[Q&  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 '*)!&4f  
5.1 定义波导材料 75 u# %7>=  
5.2 定义布局设置 76 )Hev-C"  
5.3 创建波导 76 hXMC!~Th  
5.4 修改输入平面 77 SkPv.H0Id  
5.5 指定波导的路径 78 QP\vN|r  
5.6 运行模拟 79 9N'$Y*. d<  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 x`B:M7+\  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Tri.>@-u  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 %lV>Nc|iz=  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ]JhtO{  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 U*6-Y%7  
6.2 定义布局结构 89 )
;,#H`'  
6.3 绘制并定位波导 91 4)XN1r:  
6.4 生成布局脚本 95 jhg!K.A  
6.5 插入和编辑输入面 97 LO` (V  
6.6 运行模拟 98 ;$|+H"g|  
6.7 修改布局脚本 100 ytAhhwN~  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ~zRW*pd  
7 应用预定义扩散过程 104 qqkZbsN  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 pw(`+x]  
7.2 定义布局设置 106 T /]ayc:  
7.3 设计波导 107 z<AQ;b  
7.4 设置模拟参数 108 *b.>pY?2|  
7.5 运行模拟 110 ]B5\S  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 o+aB[+  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 2;kab^iv'  
7.8 添加一个新的轮廓 111 XP(q=Mw  
7.9 创建上方的线性波导 112 XeZv%` ?  
8 各向异性BPM 115 F htf4  
8.1 定义材料 116 f$H"|Mbe  
8.2 创建轮廓 117 <-lz_  
8.3 定义布局设置 118 b!`:|!7r'  
8.4 创建线性波导 120 xt3IR0  
8.5 设置模拟参数 121 u6%56 %^f  
8.6 预览介电常数分量 122 *nH?o* #  
8.7 创建输入面 123 _~_Hup  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 8fDnDA.e  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 _ROe!w 1  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 R'9TD=qEK  
9.2 定义布局设置 130 sAnH\AFm  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 NtA}I)'SWU  
9.4 编辑输入平面 132 YemOP9  
9.5 设置模拟参数 134 <p<gx*%  
9.6 运行模拟 135 @&2T0UB  
10 电光调制器 138 Kh5:+n_X  
10.1 定义电解质材料 139 Rf8|-G-}#  
10.2 定义电极材料 140 DU[UGJg  
10.3 定义轮廓 141 -6  
10.4 绘制波导 144 4}NFa;M1  
10.5 绘制电极 147 }Y-f+qX*  
10.6 静电模拟 149 Y RA[qc  
10.7 电光模拟 151 =-vk}O0C  
11 折射率(RI)扫描 155 31bKgU{  
11.1 定义材料和通道 155 
w[VWk  
11.2 定义布局设置 157 b%v1]a[  
11.3 绘制线性波导 160 ETtK%%F0  
11.4 插入输入面 160 S&R~*  
11.5 创建脚本 161 qed; UyN  
11.6 运行模拟 163 [F6=JZ  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 5))?,YkrrI  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 DVCc^5#  
12.1 定义材料 165  _@d.wfM  
12.2 创建参考轮廓 166 m=opY~&h  
12.3 定义布局设置 166 fEgZ/p!g  
12.4 用户自定义轮廓 167 xeu] X|,  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 al"1T-  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 JBg",2w |C  
13.1 定义材料 173 |1t30_ /gS  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 s+0$_&xR  
13.3 定义晶圆 174 N"2@yaN  
13.4 创建器件 175 c| p eRO.  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 `;i| %$TU  
13.6 定义电极区域 178 <27e7H*6  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 H]}- U8}sp  
13.8 运行模拟 182 Nf$Y-v?i  
13.9 创建脚本 184 JQ.ZAhv  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 x.45!8Zb  
14.1 理论背景 186 27Lya!/  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 X|8Yz3:o  
14.3 生成脚本数据 190 }TYCF@  
14.4 导出散射数据 193 D* Vr)J  
14.5 创建臂 194 C\}m_`MR  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 D0-C:gz  
14.7 加载两个臂的文件 200 SYl:X  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 +z9;BPw%  
14.9 连接元件 202 q>H!?zi\Hy  
14.10 运行模拟 203 JfC.U,7Nc  
14.11 创建图以查看结果 204 d)dIIzv  
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