[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 w3$   
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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。 l&?ii68/  
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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。 ']+Uu'a  
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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。 mc4i@<_
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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。 !>:?rSg*  
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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。 F:aILx  
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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 ~g.$|^,.O/  
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目 录 T1H"\+  
1 入门指南 4 ZRYEqSm  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 'F3)9&M  
1.2 OptiBPM简介 5 %iw3oh&Fkm  
1.3 光波导介绍 8 $
q 2D+_  
1.4 快速入门 8 8U_{|]M  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 jmeRrnC}  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 }}<z/zN&^  
2.2 定义布局设置 29 --DoB=5%8  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 A~mum+[5  
2.4 插入input plane 35 `jOX6_z?I  
2.5 运行模拟 39 <m'ow  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 +]Y,
q w  
3 创建一个单弯曲器件 44 Od|$Y+@6  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 fDP$ sW  
3.2 定义布局设置 45 e
dPUG N  
3.3 创建一个弧形波导 46 ]~3U  
3.4 插入入射面 49 ]~Z6;  
3.5 选择输出数据文件 53 Qa.uMq  
3.6 运行模拟 54 a`0=AQ  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 \J6j38D5  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 D|.ic!w'  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 AQ='|%  
4.2 定义布局设置 61 t2"FXTAq  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 XO'l Nb.  
4.4 插入输入面 62 FJd]D[h  
4.5 运行模拟 63 =lpQnj
"  
4.6 预览最大值 65 )l#E}Uz  
4.7 绘制波导 69 {*ob_oc  
4.8 指定输出波导的路径 69 JwXT%op9RP  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 OD_W8!-  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 }C|dyyr  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 B2O}1.  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 M8TSt\  
5.1 定义波导材料 75 C/-63O_  
5.2 定义布局设置 76 \!ej<T+JR>  
5.3 创建波导 76 {,L+1h  
5.4 修改输入平面 77 _(KbiEB{  
5.5 指定波导的路径 78 x|5k<CiA  
5.6 运行模拟 79 ;{[.Zu  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 OiP!vn}k  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 1u9LdkhnY  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ?)#5X_V-q  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 vz!s~cAt  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 RG4sQ0
 
6.2 定义布局结构 89 *H|M;G  
6.3 绘制并定位波导 91 9cj9SB4  
6.4 生成布局脚本 95 y(xJTj  
6.5 插入和编辑输入面 97 G}G#i`6o  
6.6 运行模拟 98 7!N2-6GV  
6.7 修改布局脚本 100 $O5UyKI  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ,zTy?OQ  
7 应用预定义扩散过程 104 Alxx[l\<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 Qg<(u?7N  
7.2 定义布局设置 106 3F
<VH  
7.3 设计波导 107 |*0<M(YXN  
7.4 设置模拟参数 108 {qa Aq%'  
7.5 运行模拟 110 N~xLu8,  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 g"> {9YE  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 L:'J Bhg  
7.8 添加一个新的轮廓 111 *C:|X b<9  
7.9 创建上方的线性波导 112 r#B+(X7LM  
8 各向异性BPM 115 _"w2Uq  
8.1 定义材料 116 _zwUE  
8.2 创建轮廓 117 I2nhqJy^  
8.3 定义布局设置 118 J":,Vd!*-  
8.4 创建线性波导 120 yYH0v7vx+  
8.5 设置模拟参数 121 m RO~aD!N  
8.6 预览介电常数分量 122 4%3Mb-#Y]  
8.7 创建输入面 123 dB5b@9*  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 [bk?!0]aV  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1[vi.  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 BV[5}  
9.2 定义布局设置 130 |UxG$M(  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 x HhN  
9.4 编辑输入平面 132 <z!CDg4  
9.5 设置模拟参数 134 $+I;oHWI  
9.6 运行模拟 135 \<)9?M
:  
10 电光调制器 138 9b*nLyYVz  
10.1 定义电解质材料 139 Q(oN/y3,  
10.2 定义电极材料 140 O~^"  
10.3 定义轮廓 141 ?n ZY)  
10.4 绘制波导 144 d$Pab*  
10.5 绘制电极 147 '`uwJ&@  
10.6 静电模拟 149 hBX!iukT|{  
10.7 电光模拟 151 s=QAO!aw  
11 折射率(RI)扫描 155 ?CA,  
11.1 定义材料和通道 155 EL9
]QI  
11.2 定义布局设置 157 SK#(#OQoh  
11.3 绘制线性波导 160 Q{lpKe0  
11.4 插入输入面 160 uPl\I6k  
11.5 创建脚本 161 #Q`dku%V:  
11.6 运行模拟 163 y;o^- O  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 UaB @  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 sU{NHC)5  
12.1 定义材料 165 9B7^lR  
12.2 创建参考轮廓 166 ]@Uq=?%  
12.3 定义布局设置 166 A'&K/)Z  
12.4 用户自定义轮廓 167 Y1J=3Y  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 % V8U(z  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 w_{wBL[3e  
13.1 定义材料 173 n@,G8=J?  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 `.Qi?* ^  
13.3 定义晶圆 174 $H9%J  
13.4 创建器件 175 trp0V4b8  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 0p!>JQ]m  
13.6 定义电极区域 178 n*{sTT  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 MfWyc_  
13.8 运行模拟 182 b7p@Dn?E  
13.9 创建脚本 184 ZGKu>yM  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 5X:*/FuS@  
14.1 理论背景 186 4k@5/5zsM  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 #ka
Y0M  
14.3 生成脚本数据 190 --c"0,7  
14.4 导出散射数据 193 v63"^%LX  
14.5 创建臂 194 z-.+x3&o @  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 7OJ'){R$  
14.7 加载两个臂的文件 200 W)f/0QX}W  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 r 0iK  
14.9 连接元件 202 #nPQ!NB/  
14.10 运行模拟 203 ap+JQ@b  
14.11 创建图以查看结果 204 +2&@x=xy  
有兴趣可以扫码加微咨询 9#MBaO8_"  
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