[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 Kx"<J@  
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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。 Y=Z1Tdxa|  

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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。 &`Y!;@K9W#  
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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。 2;L|y._`w  
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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。 Id
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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。 41#w|L \  
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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 k~%<Ir1V]  
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CV$],BM  
目 录 l?Y_~Wuw  
1 入门指南 4 ` b !5^W  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 $@\mpwANl  
1.2 OptiBPM简介 5 G.+l7bnZM  
1.3 光波导介绍 8 kE.x+2  
1.4 快速入门 8 . .QB~  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 oRN-xng  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 }MR1^  
2.2 定义布局设置 29 C\_zdADUb%  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 a m-b!l!q^  
2.4 插入input plane 35 s57N) 0kP  
2.5 运行模拟 39 }14{2=!Q  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 eLwTaW !C  
3 创建一个单弯曲器件 44 bf_I9Z3m  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 i$^)UZJ&0  
3.2 定义布局设置 45 Z'pQ^MO  
3.3 创建一个弧形波导 46 sDqe(x}a  
3.4 插入入射面 49 [LT^sb  
3.5 选择输出数据文件 53 nmlPX7!{$  
3.6 运行模拟 54 ZaFb*XRgS  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 GwsY-jf  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 R cY>k  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ;;5Uwd'-
  
4.2 定义布局设置 61 JXiZB 8}  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 aYL|@R5;e  
4.4 插入输入面 62 Fhq9D{TeY,  
4.5 运行模拟 63 I~PDaZP  
4.6 预览最大值 65 ufa41$B'yG  
4.7 绘制波导 69 c_{z(W"  
4.8 指定输出波导的路径 69 v,NHQyk  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ?[ly`>KpJ  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 r#WT`pav  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Q8p&
Ki;i  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 W-RqN!snJ8  
5.1 定义波导材料 75 v/uO&iQw5  
5.2 定义布局设置 76 fQWIw  
5.3 创建波导 76 +i `*lBup$  
5.4 修改输入平面 77 8$xPex~2  
5.5 指定波导的路径 78 50jOA#l[  
5.6 运行模拟 79
W[[oSqp  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 q<e&0u4  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Mr+@
c)  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 3zuF{Q2P<  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Q_*_?yf  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 N;F)jO xsl  
6.2 定义布局结构 89 G@!z$  
6.3 绘制并定位波导 91 z;]CmR@Ki  
6.4 生成布局脚本 95 >1L=,M  
6.5 插入和编辑输入面 97 '2J0>Bla  
6.6 运行模拟 98 XA0(f*  
6.7 修改布局脚本 100 u#
W5`
sl  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 fLN!EDq  
7 应用预定义扩散过程 104 @$Qof1j'%  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 CozKyt/r7  
7.2 定义布局设置 106 [{[N(g&d  
7.3 设计波导 107 W:&R~R  
7.4 设置模拟参数 108 wbbqt0un  
7.5 运行模拟 110 t$&Qv)  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 S6nhvU:  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 u%
|zc=  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ,7]k fB  
7.9 创建上方的线性波导 112 ^jdL@#k00  
8 各向异性BPM 115 CDMfa&
;T  
8.1 定义材料 116 [y)FcIK}  
8.2 创建轮廓 117 a<XCNTaVT  
8.3 定义布局设置 118 WiNT;v[  
8.4 创建线性波导 120 hSqY$P  
8.5 设置模拟参数 121 cl[!`Z  
8.6 预览介电常数分量 122 <>SdVif]  
8.7 创建输入面 123 V|Tud  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Ob+9W  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 x FJg  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 LDT(]HJ  
9.2 定义布局设置 130 (Ha@s^?.C  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 H(+<)qH  
9.4 编辑输入平面 132 T~4mQuYi  
9.5 设置模拟参数 134 `&7RMa4=  
9.6 运行模拟 135 W-2i+g)  
10 电光调制器 138 Zp`T  
10.1 定义电解质材料 139 )yee2(S  
10.2 定义电极材料 140 'aJgLws*w  
10.3 定义轮廓 141 PY\PUMF>  
10.4 绘制波导 144 -
Q e~)7  
10.5 绘制电极 147 ;uI~BV*3  
10.6 静电模拟 149 HP2wtN{Zs  
10.7 电光模拟 151 Pd=,$UQp  
11 折射率(RI)扫描 155 l?N`{,1^  
11.1 定义材料和通道 155 ucYkxi`x  
11.2 定义布局设置 157 f*((;*n;  
11.3 绘制线性波导 160 6/ g%\ka  
11.4 插入输入面 160 }amU[U,  
11.5 创建脚本 161 #5CI)4x0!  
11.6 运行模拟 163 eBB:~,C^q.  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 _]#klL  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 =fLL|  
12.1 定义材料 165 wJ"ev.A)  
12.2 创建参考轮廓 166 *DeTqO65  
12.3 定义布局设置 166 oVkq2  
12.4 用户自定义轮廓 167 uF(k[[qaiN  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 x2wg^$F*oO  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 '8`T|2  
13.1 定义材料 173 ,cHU)j  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 _j#SpL'P  
13.3 定义晶圆 174 oN2=DYC41  
13.4 创建器件 175 tiQ;#p7%  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Rph%*~'  
13.6 定义电极区域 178 rnhFqNT:  
eMMx8E)B  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] W^g'}}]T  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 IhonnLLW  
13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 h* .w"JO  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Q}vbm4)[  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 n[k1np$7?6  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 gp  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 $3 8gs{+  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 m@qqVRn#)  
14.11 创建图以查看结果 204 1$LIpx  

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