[产品]光波导、耦合《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 -R%<.]fJ  
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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。 j^;I3_P  
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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。 & M~`:R  
Fx $Q;H!.  
通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 l
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本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 W0k0$\i
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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。 3v mjCm  
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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 NL
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目 录 $`wMX{  
1 入门指南 4 1 29q`u;  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ~<k,#^"}X  
1.2 OptiBPM简介 5 0\:(ageY?  
1.3 光波导介绍 8 mdq;R*`  
1.4 快速入门 8 d8m6B6 CW  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 =Uj-^qcE  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 |R56ho5C  
2.2 定义布局设置 29 <IC~GqXv  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 y
-j\zK  
2.4 插入input plane 35 59!Fkd3  
2.5 运行模拟 39 :k3Nt5t!  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ;
Wl+zw  
3 创建一个单弯曲器件 44 aS pWsT  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 w^#L9i'v'  
3.2 定义布局设置 45 B?)@u|
0  
3.3 创建一个弧形波导 46 6X\ 2GC9  
3.4 插入入射面 49 m<w"T7  
3.5 选择输出数据文件 53 &CIVL#];e  
3.6 运行模拟 54 g=2Rqi5  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 HS.^y x  
4 创建一个MMI星形耦合器 60
KLL;e/Gf  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 x#Q>J"g  
4.2 定义布局设置 61 ecgtUb8K  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 u&9 r2R959  
4.4 插入输入面 62 <7n4_RlF!  
4.5 运行模拟 63 2OwV^-OG  
4.6 预览最大值 65 q-`RI*1]  
4.7 绘制波导 69 9!Ar`Io2@  
4.8 指定输出波导的路径 69 9{$<0,?  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 pFm=y#!t  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 sk 2-5S  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 %<\6TZr  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 +]|Z%
;im  
5.1 定义波导材料 75 vi|R(&  
5.2 定义布局设置 76 r)1'eP
I"  
5.3 创建波导 76 %uoQ9lD'  
5.4 修改输入平面 77 h[?O+Z^
 
5.5 指定波导的路径 78 OKP9CLg9  
5.6 运行模拟 79 VL/|tL>E^  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 =e}H'5?!  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 gi-Yqco  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 E^rbcGJ  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 C:uz6i1  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 #_|sgS?1  
6.2 定义布局结构 89 [b/k3&O'  
6.3 绘制并定位波导 91 .(X lg-H,  
6.4 生成布局脚本 95 F! X}(N?t  
6.5 插入和编辑输入面 97 .!6>oL/iF  
6.6 运行模拟 98 NFr:y<0>z  
6.7 修改布局脚本 100 I`w4Xrd  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 h8Xg`C\  
7 应用预定义扩散过程 104 +R\vgE68  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 >rP#ukr5  
7.2 定义布局设置 106 b-Z4 Jo G  
7.3 设计波导 107 q\q=PB6r  
7.4 设置模拟参数 108 _kdL'x  
7.5 运行模拟 110 gxT4PQDy  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 `-\/$M9s=  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 &%2*Wu;  
7.8 添加一个新的轮廓 111 LFZiPu  
7.9 创建上方的线性波导 112 }HG#s4  
8 各向异性BPM 115 b:(-  
8.1 定义材料 116 p)=~% 7DV  
8.2 创建轮廓 117 O$g_@B0E1  
8.3 定义布局设置 118 sjM;s{gy  
8.4 创建线性波导 120 "iM~Hy  
8.5 设置模拟参数 121 %+F"QI1~0  
8.6 预览介电常数分量 122 >z%Q>(F  
8.7 创建输入面 123 P1U*g!  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 rFZrYm  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Pa^A$fy\  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 bC^(U`y32  
9.2 定义布局设置 130 {Rear2  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 )g|xpb
 
9.4 编辑输入平面 132 j6,ZEm  
9.5 设置模拟参数 134 ;oxAe<VIj  
9.6 运行模拟 135 e
*  
10 电光调制器 138 #-Z8Z i"44  
10.1 定义电解质材料 139 +xXH2b$wWC  
10.2 定义电极材料 140 Z/6qG0feJ  
10.3 定义轮廓 141 /?6gdN  
10.4 绘制波导 144 8*SP~q  
10.5 绘制电极 147 <N(oDaU  
10.6 静电模拟 149 {3Y )rY!z  
10.7 电光模拟 151 m))<!3  
11 折射率(RI)扫描 155 vNW jH!'  
11.1 定义材料和通道 155 |3{&@7  
11.2 定义布局设置 157 (5<^p&  
11.3 绘制线性波导 160 ,WQ^tI=O  
11.4 插入输入面 160 /U$8TT8+-  
11.5 创建脚本 161 a1.|X i'/z  
11.6 运行模拟 163 j+8TlVur  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163  Q2p)7G  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 D%7
kBfCb  
12.1 定义材料 165 [,~TaP}m  
12.2 创建参考轮廓 166 7dX/bzUVz8  
12.3 定义布局设置 166 #g5^SR|qE  
12.4 用户自定义轮廓 167 m9md|yS  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 C*I(|.i@
 
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 q+a.G2S  
13.1 定义材料 173 kLS(w??T  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 XMRNuEU  
13.3 定义晶圆 174 xAwf49N~  
13.4 创建器件 175 8z<r.joxC  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 6S.~s6o,  
13.6 定义电极区域 178 ~/IexQB&  
DJQglt}~  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ,}C8;/V  
13.8 运行模拟 182 vtMJ@!MN;  
13.9 创建脚本 184 }'=h4yI  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Ae?e 7
0bY  
14.1 理论背景 186 }wSy  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 2N~E' 25  
14.3 生成脚本数据 190 n~Szf  
14.4 导出散射数据 193 WjM>kWv  
14.5 创建臂 194 QMk+RM8U  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ACV ek  
14.7 加载两个臂的文件 200 =!ac7i\F  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 {$^SP7qV#>  
14.9 连接元件 202 6U,fz#<,}  
14.10 运行模拟 203 m&R"2t_Z  
14.11 创建图以查看结果 204 ., :uZyG  
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