[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 OijuOLt  
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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。 S`kOtZ_N n  
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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。 qX@e+&4P0  
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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。 WoT
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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。 *V2;ds.~  
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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。 +?*;#=q  
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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 +pR,BjY  
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目 录 lUu0AZQmG  
1 入门指南 4 y RxrfAdS  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 aGbG@c8PRi  
1.2 OptiBPM简介 5 6m_mma_,&  
1.3 光波导介绍 8 ]yPK}u  
1.4 快速入门 8 rDWAZ<;;  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ;oOTL'Vu  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 `H! (hMMV  
2.2 定义布局设置 29 vqeH<$WHvy  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 tc'iKJ5)  
2.4 插入input plane 35 T1d@=&0
"  
2.5 运行模拟 39 )V1xL_hx/  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 d'';0[W)  
3 创建一个单弯曲器件 44 9Vt ^q%DC  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 3RtVFDIZA"  
3.2 定义布局设置 45 Xe_ <]|  
3.3 创建一个弧形波导 46 .) Ej#mk  
3.4 插入入射面 49 $4{sPHi)I  
3.5 选择输出数据文件 53 }+!"mJx@  
3.6 运行模拟 54 IH`Q=Pj  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Cu+p!hV  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 "&={E{pQ  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 DSLX/uo1  
4.2 定义布局设置 61 =p;cJ%#2]'  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 |Y!^E %*  
4.4 插入输入面 62 d ~M;  
4.5 运行模拟 63 ?g ,s<{  
4.6 预览最大值 65 F7<mm7BGZ  
4.7 绘制波导 69 4V:W 8k 9D  
4.8 指定输出波导的路径 69 "pO
 
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 *F( qg%1+  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 p(RF   
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 D|zuj]  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 V48_aL  
5.1 定义波导材料 75 c[-N A  
5.2 定义布局设置 76 |.c4
y*  
5.3 创建波导 76 UCVYO. 9"  
5.4 修改输入平面 77 p6j-8ggL  
5.5 指定波导的路径 78 A-r;5?S  
5.6 运行模拟 79 Ar>B_*dr  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 9?\cm}^?  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 &oG>Rqkm  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 k1z`92"  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 "
bej#'M#  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 5~h)pt47  
6.2 定义布局结构 89 v\w*VCjoV  
6.3 绘制并定位波导 91 11l=zv  
6.4 生成布局脚本 95 ]|3hK/  
6.5 插入和编辑输入面 97 U '{PpZ  
6.6 运行模拟 98 oZ2:%  
6.7 修改布局脚本 100 Kl.*Q  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 w,IJ44f ^%  
7 应用预定义扩散过程 104 x_7$g<n  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 gOg7:VPG  
7.2 定义布局设置 106 %X_A#9  
7.3 设计波导 107 7u"Q1n(h/  
7.4 设置模拟参数 108 GSRf/::I}4  
7.5 运行模拟 110 Kz;Ar&^`N  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 m@<,bZkl  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 &W>\Vl1  
7.8 添加一个新的轮廓 111 HW[&q  
7.9 创建上方的线性波导 112
K["rr/  
8 各向异性BPM 115 BQfnoF  
8.1 定义材料 116 ;jgf,fbM  
8.2 创建轮廓 117 Sv#Ml
S>  
8.3 定义布局设置 118 [lIX&!T"  
8.4 创建线性波导 120 Nd( I RsH(  
8.5 设置模拟参数 121 IS8 sJ6")  
8.6 预览介电常数分量 122 al#(<4sJ  
8.7 创建输入面 123 -+){;,  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 uVgA <*0  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 mZU L}[xf  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 7z$53z  
9.2 定义布局设置 130 S(3h{Y"#  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ubB1a_7  
9.4 编辑输入平面 132 k:n{AoUc  
9.5 设置模拟参数 134 i?B<&'G  
9.6 运行模拟 135 1R_@C.I  
10 电光调制器 138 i3XtrP""  
10.1 定义电解质材料 139 Dh^l:q+c  
10.2 定义电极材料 140 #c:@oe4v  
10.3 定义轮廓 141 JA{kifu0+  
10.4 绘制波导 144 d%}?%VH  
10.5 绘制电极 147 "L5w]6C4  
10.6 静电模拟 149 6Zpa[,gm  
10.7 电光模拟 151 W.4R+kF<  
11 折射率(RI)扫描 155 C1AX  
11.1 定义材料和通道 155 D*@'%<?  
11.2 定义布局设置 157 zji9\  
11.3 绘制线性波导 160 Ip{hg,>  
11.4 插入输入面 160 Zs^zD;zU  
11.5 创建脚本 161 t_ CMsp  
11.6 运行模拟 163 (f"Qz~R|6_  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163  @mw1__?  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 2L^/\!V#  
12.1 定义材料 165 BUZ74  
12.2 创建参考轮廓 166 $Ud9v4  
12.3 定义布局设置 166 53/$8=  
12.4 用户自定义轮廓 167 jA8Bmwt;w  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 mmwc'-jU:  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ;|T|*0vY[  
13.1 定义材料 173 +Q"s!\5  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 R)d_0Ng  
13.3 定义晶圆 174 \>su97  
13.4 创建器件 175 !rgXB(  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 `Zp*?  
13.6 定义电极区域 178 "LYhYkI  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 @<P;F  
13.8 运行模拟 182 atZNX1LD[/  
13.9 创建脚本 184 ,h5 FX^  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Wv3p!zW3I  
14.1 理论背景 186 v+EJ $  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 n{|j#j  
14.3 生成脚本数据 190 D7R;IA-w  
14.4 导出散射数据 193 H^*[TX=#[  
14.5 创建臂 194 a@|`!<5  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 F6{ O  
14.7 加载两个臂的文件 200 x15&U\U  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 1_&W1o  
14.9 连接元件 202 q8_E_s-U,  
14.10 运行模拟 203 WjVm{7?{  
14.11 创建图以查看结果 204 Ku6ndc  
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