[产品]波导光通信——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 zPC&p{S>  
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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。 ww_gG5Fc$  
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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。 vbDSNm#Yv  
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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。 1nt VM+  
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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。 BRTM]tRZ  
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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。 jK[~dY
  
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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zA89N(  
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目 录 Z/|oCwR  
1 入门指南 4 YPjjSi:#  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 xHA6  
1.2 OptiBPM简介 5 * 5H  
1.3 光波导介绍 8 \Bg;^6U  
1.4 快速入门 8 -|?I'~[#(  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 /_N*6a
~  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 @E(_H$|E  
2.2 定义布局设置 29 7rc6  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 EXdx$I=X  
2.4 插入input plane 35 E@/yg(?d=  
2.5 运行模拟 39 3$.R=MQ7  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 4`x.d  
3 创建一个单弯曲器件 44 KxEy N(n  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 H%!ED1zpA  
3.2 定义布局设置 45 DrG9Kky{  
3.3 创建一个弧形波导 46 *u2pk>y)  
3.4 插入入射面 49 ;3nR_6\  
3.5 选择输出数据文件 53 k/"^W.B aj  
3.6 运行模拟 54 Ya#,\;dTT  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 MH"{N "|  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ?r~|B/]  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 {^r8uKo:~  
4.2 定义布局设置 61 8{m5P8w'  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 l5> H\  
4.4 插入输入面 62 dG
6 G  
4.5 运行模拟 63 %n^jho5  
4.6 预览最大值 65 52*9q!  
4.7 绘制波导 69 4CzT<cp  
4.8 指定输出波导的路径 69 {,Y?+F  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 X+'z@xpj  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 S%h[e[[fST  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 U"1z"PcV  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 .L,xqd[zC  
5.1 定义波导材料 75 WUVRwJ 5  
5.2 定义布局设置 76 VtNY~  
5.3 创建波导 76 `zr%+  
5.4 修改输入平面 77 9t 3mU:  
5.5 指定波导的路径 78 SDdefB  
5.6 运行模拟 79 x@-bY  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 6ty>0  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 q,#j *  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Lo'P;Sb4<}  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 MwoU>+XB  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :8}
iZ.  
6.2 定义布局结构 89 6Un61s  
6.3 绘制并定位波导 91 we6kV-L.  
6.4 生成布局脚本 95 ]et4B+=i  
6.5 插入和编辑输入面 97 ^8,Y1r9`$  
6.6 运行模拟 98 nqG9$!k^t  
6.7 修改布局脚本 100 )c'5M]V  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Pj4WWKX  
7 应用预定义扩散过程 104 QJBzv|  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 CM}1:o<
<N  
7.2 定义布局设置 106 bB|UQaCl  
7.3 设计波导 107 a?LrSk`
 
7.4 设置模拟参数 108 ?tWcx;h:>  
7.5 运行模拟 110 &WSxg&YG)\  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 (dOC ^i  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 #WBlEVx;Z  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ~m ,xG  
7.9 创建上方的线性波导 112 '@Zau\xC  
8 各向异性BPM 115 k4|9'V&1*6  
8.1 定义材料 116 Yx- 2ux  
8.2 创建轮廓 117 Cu5fp.OS7  
8.3 定义布局设置 118 a[<'%S#3x  
8.4 创建线性波导 120 ^4Nk13  
8.5 设置模拟参数 121 %M=[h2SN  
8.6 预览介电常数分量 122 sSisO?F!Z  
8.7 创建输入面 123 #~A(%a  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ]7qn&(]  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 P\;L#2n  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ` u#'  
9.2 定义布局设置 130 P8tpbdZE-  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 _:hrm%^  
9.4 编辑输入平面 132 sFqLxSo_I  
9.5 设置模拟参数 134 <qG4[W,
[  
9.6 运行模拟 135 QEKRAPw  
10 电光调制器 138 :]EAlaB4Q  
10.1 定义电解质材料 139 k lLhi<*  
10.2 定义电极材料 140
I{8fT
od  
10.3 定义轮廓 141 \)\uAI-  
10.4 绘制波导 144 3;M7^DM  
10.5 绘制电极 147 _ZM$&6EC  
10.6 静电模拟 149  %2 A-u  
10.7 电光模拟 151 /.Yf&2X\  
11 折射率(RI)扫描 155 6jv_j[[  
11.1 定义材料和通道 155 9"KO!w  
11.2 定义布局设置 157 ?hpT"N,hF9  
11.3 绘制线性波导 160 U(lcQC`$  
11.4 插入输入面 160 g@IV|C(*0  
11.5 创建脚本 161 2TH13k$  
11.6 运行模拟 163 4CO"> :  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 6OBe^/ZRt  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 3j'A.S  
12.1 定义材料 165 +D[

|Mi  
12.2 创建参考轮廓 166 I r8,=
 
12.3 定义布局设置 166 Du
ESLMhz  
12.4 用户自定义轮廓 167 ws"{Y+L  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 \!!qzrq  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 zf@gAvJ  
13.1 定义材料 173 do {E39  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 6f
"jl  
13.3 定义晶圆 174 ~0}gRpMW  
13.4 创建器件 175 qOA+ao  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ?]*WVjskE  
13.6 定义电极区域 178 cyM9[X4rC  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] U0%T<6*H  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 #?x!:i$-  
13.8 运行模拟 182 {e'P*j  
13.9 创建脚本 184 ew13qpt)<L  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 '}4z=f`}  
14.1 理论背景 186 l ga%U~  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 vbt0G-%Z  
14.3 生成脚本数据 190 NCW<~  
14.4 导出散射数据 193 6MCLm.L  
14.5 创建臂 194 s$%t*T2J>  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 a0wSXd  
14.7 加载两个臂的文件 200 gmdJ8$  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 FEC`dSTI  
14.9 连接元件 202 /KU9sIE;  
14.10 运行模拟 203 Hw0S/ytY  
14.11 创建图以查看结果 204 z3n273W>6  
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