[产品]光波导、耦合《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 b`;&o^7gMO  
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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。 -&%! 4(Je  
]4lC/&nm  
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@A8~kj1  
e%7#e%1s  
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。 iUqD>OV  
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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。 :#N]s  
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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。 d@Wze[M?0  
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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 Y|KT3  
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目 录 f&Juq8s_0  
1 入门指南 4 OU?.}qc<wE  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 9R[PpE''  
1.2 OptiBPM简介 5 6y{CM/DC  
1.3 光波导介绍 8 q[. p(6:  
1.4 快速入门 8 LMp^]*)t  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 * COC&  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 D|vck1C5,  
2.2 定义布局设置 29 eZg>]<L  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 od&wfwk(  
2.4 插入input plane 35 eK\i={va  
2.5 运行模拟 39 %T}*DC$&S  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43  |vBy=:  
3 创建一个单弯曲器件 44 YlZ&4  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 dTwYDV}:  
3.2 定义布局设置 45 4 *. O%  
3.3 创建一个弧形波导 46 ]KUeSg|  
3.4 插入入射面 49 ))7CqN  
3.5 选择输出数据文件 53 `j 4>  
3.6 运行模拟 54 J)H*tzg  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 -O $!sFmY  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 gBXoEn]
 
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 p@d_Ru  
4.2 定义布局设置 61 ]#'&x%m  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 py%:,hi  
4.4 插入输入面 62 (L W2S;-  
4.5 运行模拟 63 "z*?#&?,  
4.6 预览最大值 65 rX?%{M,xFw  
4.7 绘制波导 69 c+##!_[9  
4.8 指定输出波导的路径 69 VMu?mqEa  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 UhU"[^YO  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 =8Z-ORW51  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 {_Fh3gjb/  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 K d{o/R  
5.1 定义波导材料 75 Jpn= ^f[rm  
5.2 定义布局设置 76 j@/p: fk  
5.3 创建波导 76 M'pIAm1p  
5.4 修改输入平面 77
P<LmCYm  
5.5 指定波导的路径 78 qsYg%Z  
5.6 运行模拟 79 ofs'xs1C  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 NE|Q0g  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 *y|zF6  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 0W)|n9  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 G#1W":|`  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 [<wpH0lNoy  
6.2 定义布局结构 89 sDBwD%s
b  
6.3 绘制并定位波导 91 \GZ|fmYn  
6.4 生成布局脚本 95 nL]eGC  
6.5 插入和编辑输入面 97 R.YUUXT  
6.6 运行模拟 98 w8`B}Dr23  
6.7 修改布局脚本 100 D&OskM60  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 y-~_W 6\  
7 应用预定义扩散过程 104 w,OPM}) il  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 3XDuo|(  
7.2 定义布局设置 106 7zowvE?#  
7.3 设计波导 107 4rpry@1  
7.4 设置模拟参数 108 "1UpoF'w  
7.5 运行模拟 110 mRxeob  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 v]T?xo~@'  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 G[{Av5g mx  
7.8 添加一个新的轮廓 111 CQ7NQ^3k  
7.9 创建上方的线性波导 112 CXTtN9N9  
8 各向异性BPM 115 dt/-0~U  
8.1 定义材料 116 Z=]ujlD  
8.2 创建轮廓 117 g`)0 wP  
8.3 定义布局设置 118 ;/)$Cm&e  
8.4 创建线性波导 120 Y3SV6""y/  
8.5 设置模拟参数 121 $v5 >6+-n  
8.6 预览介电常数分量 122 S#Tu/2<}  
8.7 创建输入面 123 e2L>"/  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 7JBr{3;eS  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127  6NSSuK3  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 8EBd`kiq  
9.2 定义布局设置 130  %\~U>3Q  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 8fK/0u^`d  
9.4 编辑输入平面 132 s}bLA>~Ta  
9.5 设置模拟参数 134 01NP  
9.6 运行模拟 135 ;jBS:k?  
10 电光调制器 138 (i1p6  
10.1 定义电解质材料 139 uavyms^  
10.2 定义电极材料 140 bgkBgugZhX  
10.3 定义轮廓 141 N1"bH~  
10.4 绘制波导 144 #c~-8=  
10.5 绘制电极 147  \+:`nz3m  
10.6 静电模拟 149 8/;@4^Ux  
10.7 电光模拟 151 ]@}o"Td  
11 折射率(RI)扫描 155 ^)h&s*  
11.1 定义材料和通道 155 j3u!lZ}U  
11.2 定义布局设置 157 b*4aUpW  
11.3 绘制线性波导 160 xc7Rrh]}  
11.4 插入输入面 160 sn]D7Ae  
11.5 创建脚本 161 ubc k{
\.  
11.6 运行模拟 163 ;Eh"]V,e  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ?8;WP&  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ?yu@eo  
12.1 定义材料 165 fUPYCw6F  
12.2 创建参考轮廓 166 Dn#UcMO>W  
12.3 定义布局设置 166 b`f6(6  
12.4 用户自定义轮廓 167 md|I?vk  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 j,z)x[3}  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 XXeDOrb  
13.1 定义材料 173 A$L:,b(  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 RJ{J~-q{  
13.3 定义晶圆 174 wNUcL*n  
13.4 创建器件 175 ezri9\Ju  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 5JhpBx/>o=  
13.6 定义电极区域 178 a>+m_]*JZ  
Pon0(:#1  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 wB+F/]]|N  
13.8 运行模拟 182 'R99m?"  
13.9 创建脚本 184 'z@]hm#  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 a)7&2J  
14.1 理论背景 186 735l&(3A\  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 o@C|*TXN  
14.3 生成脚本数据 190 zvfdfQ-i  
14.4 导出散射数据 193 ch0cFF^]  
14.5 创建臂 194 GoPMWbI7  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 [jEA|rd~}  
14.7 加载两个臂的文件 200 gADqIPu]  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 MJa`4[/  
14.9 连接元件 202 o,xy'  
14.10 运行模拟 203 _ozg=n2(  
14.11 创建图以查看结果 204 x@:98P  
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