[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 1:_}`x=hM  
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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。 "!uS!BI?
 
HGi%b5:<=M  
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。 ggpa!R  
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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。 :XTxrYt28  
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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。 i[w&!mn%  
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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。 ywB0 D`s'  
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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 S
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Upl%  
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目 录 Bo1 t}#7  
1 入门指南 4 Zu>CR_C  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 7M_GGjP  
1.2 OptiBPM简介 5 t}MT<Jj  
1.3 光波导介绍 8 B B^81{A  
1.4 快速入门 8 \`%#SmQF  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 XhN?E-WywQ  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 E.-2 /'i  
2.2 定义布局设置 29 gKgdu($NJ  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ey\(*Tu9  
2.4 插入input plane 35 QUF1_Sa  
2.5 运行模拟 39 zy~*~;6tW  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 pK'D(t  
3 创建一个单弯曲器件 44 zm4e+v-  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 QkLcs6)R  
3.2 定义布局设置 45 3E>]6  
3.3 创建一个弧形波导 46 y+izC+  
3.4 插入入射面 49 .Np!Qp1*  
3.5 选择输出数据文件 53 mXMU  
3.6 运行模拟 54 >feeVk  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 P(3$XMx  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 r4iT 9D  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 %6Y}0>gY  
4.2 定义布局设置 61
Z'm( M[2K  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 f9'dZ}B  
4.4 插入输入面 62 L:jv%;DM  
4.5 运行模拟 63 ZB5NTNf>  
4.6 预览最大值 65 h*sL' fJ]  
4.7 绘制波导 69 5j _[z|W2  
4.8 指定输出波导的路径 69 w"A>mEex<  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 =H^~"16  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 5z" X>!?^  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ;)sC{ "Jb  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 2#'"<n,G
 
5.1 定义波导材料 75 ENf(E
9O  
5.2 定义布局设置 76 6U]r3 Rr  
5.3 创建波导 76 )Rj?\ZUR  
5.4 修改输入平面 77 x7xQrjE  
5.5 指定波导的路径 78 59?$9}o
b  
5.6 运行模拟 79 t,kai6UM  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 lO}I>yo}\  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 RVpo,;:  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ffa
MF~+  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }q?q)cG  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 8{Vt8>4  
6.2 定义布局结构 89 p#gf^Y5  
6.3 绘制并定位波导 91 K=dG-
+B~}  
6.4 生成布局脚本 95 7}tXF  
6.5 插入和编辑输入面 97 ZZ>(o d!B  
6.6 运行模拟 98 1NK,:m  
6.7 修改布局脚本 100 ]_4HtcL4  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 +V#dJ[,8;.  
7 应用预定义扩散过程 104 |s!n7%|,7  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 5[^Rf'wy  
7.2 定义布局设置 106 F_V/&OV  
7.3 设计波导 107 
xB}B1H%  
7.4 设置模拟参数 108 cn'rBY  
7.5 运行模拟 110 *C^TCyBK;  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 hr g'Z5n  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 X u>]$+u#  
7.8 添加一个新的轮廓 111 &VVvZ@X;  
7.9 创建上方的线性波导 112 gyCXv0*z  
8 各向异性BPM 115 >}86#^F  
8.1 定义材料 116 :/;;|lGw  
8.2 创建轮廓 117 z~;@Mo"*f  
8.3 定义布局设置 118 o7yvXrpG(U  
8.4 创建线性波导 120 ; VQ:\fG  
8.5 设置模拟参数 121 @EH@_EwYV  
8.6 预览介电常数分量 122 _,*QJ  
8.7 创建输入面 123 N2Cf(  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 a!;K+wL >  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 >< Qp%yT  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *,wW-8  
9.2 定义布局设置 130 '8|joj>G=  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 CW~c<,"  
9.4 编辑输入平面 132 0Rh*SoYrC  
9.5 设置模拟参数 134 &GI'-i  
9.6 运行模拟 135 .kDJuJ^  
10 电光调制器 138 %v]-:5g'|  
10.1 定义电解质材料 139 H`T}k+e2-N  
10.2 定义电极材料 140 p$6L_ *$  
10.3 定义轮廓 141 <ceJ!"L  
10.4 绘制波导 144 Y,X0x-   
10.5 绘制电极 147 (KT+7j0^  
10.6 静电模拟 149 g=S|lVQm  
10.7 电光模拟 151 'Y>@t6E4  
11 折射率(RI)扫描 155 qkq^oHI  
11.1 定义材料和通道 155 /qXP\ a  
11.2 定义布局设置 157 t},71Ry  
11.3 绘制线性波导 160 <z{,@Z}  
11.4 插入输入面 160 0Y*Ag,S  
11.5 创建脚本 161  Kuh)3/7  
11.6 运行模拟 163 05;J7T<  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 iD:TKB_r  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 kfy|3KA3m  
12.1 定义材料 165 ;7g~4Uv4}  
12.2 创建参考轮廓 166 Dfd%Z;Yu  
12.3 定义布局设置 166 MN
KY J  
12.4 用户自定义轮廓 167 "%+9p6/
 
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 vt}A6mF  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 s%)>O{{)  
13.1 定义材料 173 <GoZ>  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 nkz^^q`5l7  
13.3 定义晶圆 174 m?`$NJST  
13.4 创建器件 175 p4lB#  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 HO39>:c  
13.6 定义电极区域 178 D;X/7 p|>  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 uq@_DPA7  
13.8 运行模拟 182 7]8apei|  
13.9 创建脚本 184 Br"K{g?  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 79ZYRm2;  
14.1 理论背景 186 _(:bGI'.m  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 J|dj`Z?  
14.3 生成脚本数据 190 );V.le}%(  
14.4 导出散射数据 193 A)D1 #,0  
14.5 创建臂 194 fb|lWEw5h.  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 s C?-L  
14.7 加载两个臂的文件 200 f_tC:T4a  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 /QVhT  
14.9 连接元件 202 &y:SK
)  
14.10 运行模拟 203 -&r A<j  
14.11 创建图以查看结果 204 . AX6xc6  
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