[产品]光波导、耦合《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言
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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。 W#'c5:m 4  
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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。 X T[zj<&_  
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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。 T f4tj!t-  
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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。 JTU#vq:TY  
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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。 |&3x#1A  
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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 WOLuw%
  
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目 录 Vw tZLP36  
1 入门指南 4 Bc7V)YK  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 omSM:f_~  
1.2 OptiBPM简介 5 s 5WqR8  
1.3 光波导介绍 8 m<rhIq  
1.4 快速入门 8 3S*AxAeg  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 0'5/K ,  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ;G |i^  
2.2 定义布局设置 29 6$U]9D  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 t5B7I59  
2.4 插入input plane 35 <TGn=>u  
2.5 运行模拟 39 uo\ .7[1  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 n">u mM;Eh  
3 创建一个单弯曲器件 44 1Xu?(2;NF  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 q h/F  
3.2 定义布局设置 45 +Hvc_Av''  
3.3 创建一个弧形波导 46 )s_n  
3.4 插入入射面 49 =GlVccc  
3.5 选择输出数据文件 53 a"N4~?US  
3.6 运行模拟 54 K5Q43e1  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <"N_j]wD  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 /X"/ha!=&D  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 gTl<wo +  
4.2 定义布局设置 61 9,uhfb^]  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 !pTJ./  
4.4 插入输入面 62 E`int?C!  
4.5 运行模拟 63 5r~#0Zf*  
4.6 预览最大值 65 6!x&LoM  
4.7 绘制波导 69 ^G&3sF}  
4.8 指定输出波导的路径 69 ho8`sh>N  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 3@+b}9s8  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 +T/FeVQ  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 32DbNEk  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 PyVC}dUAX  
5.1 定义波导材料 75 m>USD?i  
5.2 定义布局设置 76 o#) {1<0vg  
5.3 创建波导 76 'c2W}$q  
5.4 修改输入平面 77 **9x?s  
5.5 指定波导的路径 78 :NJ_n6E  
5.6 运行模拟 79 dQoYCS}IaV  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 -;f*VM.a  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 vgY3L  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 7C#`6:tI  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ]Chj T}  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :w}{$v}#D;  
6.2 定义布局结构 89 \(226^|j  
6.3 绘制并定位波导 91 L,y6^J!  
6.4 生成布局脚本 95 sn7AR88M;  
6.5 插入和编辑输入面 97 %CWPbk^  
6.6 运行模拟 98 s { #3r  
6.7 修改布局脚本 100 'iLpE7  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 P96pm6H_;  
7 应用预定义扩散过程 104 5T sUQc  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ]7-&V-Ct*  
7.2 定义布局设置 106 u]}s)SmDk  
7.3 设计波导 107 A-:O`RK  
7.4 设置模拟参数 108 +"9hWb5  
7.5 运行模拟 110 }Zl&]e
 
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ::_i@r  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 @`\VBW  
7.8 添加一个新的轮廓 111 *JggU  
7.9 创建上方的线性波导 112 /mo(_  
8 各向异性BPM 115 *s@Qtgu  
8.1 定义材料 116 +`3!I  
8.2 创建轮廓 117 + QQS={  
8.3 定义布局设置 118  >S$Z  
8.4 创建线性波导 120 gV&z2S~"  
8.5 设置模拟参数 121 .<kqJ|SVi  
8.6 预览介电常数分量 122 'SQG>F Uy  
8.7 创建输入面 123 hiNEJ_f  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 2]%h$f+  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127  XL7h}  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 >0Q|nCx  
9.2 定义布局设置 130 ^CwR!I.D}4  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 %Uz(Vd
#K  
9.4 编辑输入平面 132 R|i/lEq  
9.5 设置模拟参数 134 v4@Z(M  
9.6 运行模拟 135 GhPK-+"X  
10 电光调制器 138 s-dLZ.9F  
10.1 定义电解质材料 139 ^>"z@$|\:  
10.2 定义电极材料 140 <&)v~-&O  
10.3 定义轮廓 141 &89oO@5  
10.4 绘制波导 144 1S@vGq}  
10.5 绘制电极 147 {Zp\^/  
10.6 静电模拟 149 V!)O6?l  
10.7 电光模拟 151 lJ@][;  
11 折射率(RI)扫描 155 O%r;5kP  
11.1 定义材料和通道 155 Web|\CH  
11.2 定义布局设置 157 7FRmx4(!  
11.3 绘制线性波导 160 ~c6}
 
11.4 插入输入面 160 ^ns@O+Fk  
11.5 创建脚本 161 qKJSj   
11.6 运行模拟 163 TX#m&vh  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 >}(CEzc8  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #-h\.#s  
12.1 定义材料 165 Rb\6;i8R  
12.2 创建参考轮廓 166 {d?$m*YR3`  
12.3 定义布局设置 166 Qt|c1@J  
12.4 用户自定义轮廓 167 A&>.74}p  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 "s\L~R.&  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 OgX6'E\E  
13.1 定义材料 173 >0l"P"]  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 6Zn @2PGEl  
13.3 定义晶圆 174 I$8" N]/C  
13.4 创建器件 175 L\;6y*K  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ;'-olW~  
13.6 定义电极区域 178 `9 {mr<  
j2 !3rI  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 1T:Y0  
13.8 运行模拟 182 3"rzb]=R  
13.9 创建脚本 184 -j&Tc`j_  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 O@YTAT&d#  
14.1 理论背景 186 .;&# )l
 
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 s`#(   
14.3 生成脚本数据 190 7#wn<HDY%  
14.4 导出散射数据 193 ^ "\R\COQ  
14.5 创建臂 194 Wa?; ^T  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 0q&'(-{s1  
14.7 加载两个臂的文件 200 JsotO
ic%  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 itzyCw2|#  
14.9 连接元件 202 @u1zB:  
14.10 运行模拟 203 DLCkM*'  
14.11 创建图以查看结果 204 j^`hzh3S  
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