[产品]光波导、耦合《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 NeQ/#[~g  
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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。 9%pq+?u9  
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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。 I6~.sTl  
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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。 :A>c
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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。 )bXiw3'A  
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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。 YhRES]^  
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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 [?^,,.Dd  
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目 录 gh#9<  
1 入门指南 4 g?qm >X  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 !ffdeWHR  
1.2 OptiBPM简介 5 f.4r'^  
1.3 光波导介绍 8 (w}iEm\b  
1.4 快速入门 8 :2vk vLM  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 J4&d6[
40  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 &]iiBp#2  
2.2 定义布局设置 29 +iY.YV  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 8c3Qd  
2.4 插入input plane 35 ]yy10Pk[!  
2.5 运行模拟 39 KEEHb2q  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Dyyf%'\M  
3 创建一个单弯曲器件 44 ],V_"\ATD  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 p3`ND;KQ
 
3.2 定义布局设置 45 E<y0;l?H<  
3.3 创建一个弧形波导 46 kaqH.e(  
3.4 插入入射面 49 @9Rgg9r  
3.5 选择输出数据文件 53
xEb+sE6Z  
3.6 运行模拟 54 |uf{:U)  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 fMgB!y"Em  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 5[suwaJQ  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 F%M4i`Vh  
4.2 定义布局设置 61 2iO AUo+  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 FxeDjAP  
4.4 插入输入面 62 I?r7dQEm  
4.5 运行模拟 63 }coSMTMv6  
4.6 预览最大值 65 q$x$ 4  
4.7 绘制波导 69 9.)*z-f$  
4.8 指定输出波导的路径 69 {xJq F4  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 kV9S+ME  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 'RZ=A+%X  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _$g6Mj]1z  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Jas=D  
5.1 定义波导材料 75 dnRbt{`jP  
5.2 定义布局设置 76 )lh48Ag0t;  
5.3 创建波导 76 bS7rG$n [  
5.4 修改输入平面 77 0N9`WK  
5.5 指定波导的路径 78 F<H[-k*t/  
5.6 运行模拟 79 PxE0b0eo  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 DO6Tz-%o  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 VAPRI\uM;  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 !'scOWWn  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 a_}k^zw(  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 b/;!yOF  
6.2 定义布局结构 89 ,6TF]6:  
6.3 绘制并定位波导 91 $$'a  
6.4 生成布局脚本 95 gJ;jh7e@  
6.5 插入和编辑输入面 97 tf<}%4G  
6.6 运行模拟 98 dAg<BK/  
6.7 修改布局脚本 100 k+qxx5{  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ye?4^@u u  
7 应用预定义扩散过程 104 [&H$Su}$0  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ;6+e!h'1  
7.2 定义布局设置 106 Em6P6D>S>,  
7.3 设计波导 107 pAK7V;sJ  
7.4 设置模拟参数 108 (h&XtFul}  
7.5 运行模拟 110 d6RO2^  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 j:k}6]p}  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 e8E*Urtz  
7.8 添加一个新的轮廓 111 Qk`ykTS!  
7.9 创建上方的线性波导 112 Hg[g{A_G[  
8 各向异性BPM 115 R;y
i58Be  
8.1 定义材料 116 %PF:OB6[|  
8.2 创建轮廓 117 ''.P=  
8.3 定义布局设置 118 (_2Iu%F  
8.4 创建线性波导 120 o
4Ny9s  
8.5 设置模拟参数 121 &ZyZmB  
8.6 预览介电常数分量 122 AlPk o($E*  
8.7 创建输入面 123 Dq
xtc|vo  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 KH=4A-e,0  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 J]h
$4"  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 +,8j]<wpo  
9.2 定义布局设置 130 *;N6S~_'Y  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 dio<?6ZD9P  
9.4 编辑输入平面 132 lRO7 Ae  
9.5 设置模拟参数 134 <xn96|$  
9.6 运行模拟 135 ;pH&YBY  
10 电光调制器 138 O8\>?4)  
10.1 定义电解质材料 139 3P}^Wu  
10.2 定义电极材料 140 fS@V`"O6  
10.3 定义轮廓 141 uDe%M  
10.4 绘制波导 144 .@5RoD[o  
10.5 绘制电极 147 W'98ues%  
10.6 静电模拟 149 ' \8|`Z
b  
10.7 电光模拟 151 An.Qi=Cv  
11 折射率(RI)扫描 155 sLHUQ(S!  
11.1 定义材料和通道 155 9>QGsf.3  
11.2 定义布局设置 157 PQ0l<]Y  
11.3 绘制线性波导 160 LvM;ZfAEv  
11.4 插入输入面 160 r0Cc0TMdj  
11.5 创建脚本 161 %jBI*WzR  
11.6 运行模拟 163 N'5AU (  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 a ](Jc)  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 I38j[Xk  
12.1 定义材料 165 {?+dVLa^;  
12.2 创建参考轮廓 166 3QZ~t#,7ij  
12.3 定义布局设置 166 C<G`wXlP|  
12.4 用户自定义轮廓 167 {p90  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 sJ3O ]  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 u*h+c8|zI  
13.1 定义材料 173 U@'F9UB`  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 )NjxKSiU@  
13.3 定义晶圆 174 Y-ZTv(<  
13.4 创建器件 175 S
Wq5=h  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5YG%\  
13.6 定义电极区域 178 Y%GIKtP  
?7eD<|  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 S.)+C2g,@  
13.8 运行模拟 182 1woBw>g  
13.9 创建脚本 184 N!=$6`d  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 q@+#CUa&n  
14.1 理论背景 186 o6b\ w  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 _T^+BUw  
14.3 生成脚本数据 190 l)P~#G+C  
14.4 导出散射数据 193 H)5V \  
14.5 创建臂 194 GEd JB=  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 _v\L'`bif  
14.7 加载两个臂的文件 200 ;ND)h pD+  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ~N!-4-~p  
14.9 连接元件 202 aP`[O]8j  
14.10 运行模拟 203 #q-7#pp  
14.11 创建图以查看结果 204 "Vw;y+F}  
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