[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 5~S5F3  
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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。 o#N+Y?O  
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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。 dgP3@`YS  
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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。 >.D4co>  
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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。 [<TrS/,)>  
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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。 f,Ghb~y  
K.yb ^dg5  
《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 Kf
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目 录 ;O#>Y  
1 入门指南 4 rW#T vUn  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 @KUWxFak  
1.2 OptiBPM简介 5 ^/k*h J{  
1.3 光波导介绍 8 >C~6\L`c  
1.4 快速入门 8 8JUwf  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 (Awm9|.{+  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 wS3'?PRX  
2.2 定义布局设置 29 D3K8F@d  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 V^~:F  
2.4 插入input plane 35 HLi%%"'  
2.5 运行模拟 39 i{qgn%#}Y  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 FE;x8(;W8  
3 创建一个单弯曲器件 44 hFBe,'3M  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 e8b:)"R  
3.2 定义布局设置 45 ,"0:3+(8;  
3.3 创建一个弧形波导 46 Yz93'HDB  
3.4 插入入射面 49 AwF:Iu^3n  
3.5 选择输出数据文件 53 ]J]h#ZH
x  
3.6 运行模拟 54 M"To&?OI  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 e@YK@?^#N  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 +qdEq_m  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 |sZHUf_  
4.2 定义布局设置 61 BfiD9ka-z  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 < FAheE+  
4.4 插入输入面 62 r:TH]hs12+  
4.5 运行模拟 63 ku M$UYTTX  
4.6 预览最大值 65 is@?VklnB  
4.7 绘制波导 69 *DhiN  
4.8 指定输出波导的路径 69 }SCM I4\  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 -`6+UkOV[x  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Y`wSv NU  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 .6 ?U@2  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Ilm^G}GB  
5.1 定义波导材料 75 UJ6v(:z<  
5.2 定义布局设置 76 uFga~&#g  
5.3 创建波导 76 Eu04e N  
5.4 修改输入平面 77 hehFEyx  
5.5 指定波导的路径 78 IMONgFBS  
5.6 运行模拟 79 0+b1vhQ  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Yc*;/T}  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 lsNd_7k  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 #:%/(j  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 )dd@\
n$6  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 %ULr8)R;  
6.2 定义布局结构 89 9(wK@  
6.3 绘制并定位波导 91 x]ot 2  
6.4 生成布局脚本 95 ;i:d+!3XwC  
6.5 插入和编辑输入面 97 <p"iY}x[H  
6.6 运行模拟 98 @7n"yp*"  
6.7 修改布局脚本 100 !jR=pIfq  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 uY'
HT|@:{  
7 应用预定义扩散过程 104 "C`Ub  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 {.mngRQF  
7.2 定义布局设置 106 @D
o=
k  
7.3 设计波导 107 \dQNLLg/  
7.4 设置模拟参数 108 P7/X|M z  
7.5 运行模拟 110 ,s;UfF  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 u,4eCxYE$  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 k|d+#u[Mj@  
7.8 添加一个新的轮廓 111 u> 7=AlWF-  
7.9 创建上方的线性波导 112 SasJic2M  
8 各向异性BPM 115 }RqK84K  
8.1 定义材料 116 .kfIi^z  
8.2 创建轮廓 117 _:27]K:  
8.3 定义布局设置 118 0{R=9wcc  
8.4 创建线性波导 120 |ZBI *  
8.5 设置模拟参数 121 lHX72s|V  
8.6 预览介电常数分量 122 i~J'%a<Qp  
8.7 创建输入面 123 Q]>.b%s[  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 N]sAji*  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
A3@6N(  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 czd~8WgOa  
9.2 定义布局设置 130 D}/vLw:v  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 um0N)&iY  
9.4 编辑输入平面 132 4{`{WI{  
9.5 设置模拟参数 134 5XBH$&Td  
9.6 运行模拟 135 TRq6NB  
10 电光调制器 138 @;RXLq/8  
10.1 定义电解质材料 139 n?Nt6U  
10.2 定义电极材料 140 Q'0d~6n&{  
10.3 定义轮廓 141 ~$?ZK]YOrx  
10.4 绘制波导 144 BThrO d  
10.5 绘制电极 147 @MCg%Afw  
10.6 静电模拟 149 w`zTR0`  
10.7 电光模拟 151 C~iL3Cb  
11 折射率(RI)扫描 155 CzEd8jeh7  
11.1 定义材料和通道 155 @s2y~0}#  
11.2 定义布局设置 157 <e</m)j  
11.3 绘制线性波导 160 {{p7 3 'u  
11.4 插入输入面 160 d-dEQKI?;  
11.5 创建脚本 161 e**qF=HCw  
11.6 运行模拟 163 k+pr \d~  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 W:L AP R  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 t{vJM!kdlQ  
12.1 定义材料 165 O@C@eW#  
12.2 创建参考轮廓 166 .OY`Z)SS%  
12.3 定义布局设置 166 kpN)zxfk  
12.4 用户自定义轮廓 167 H~1jY4E  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Z>5b;8  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 E09:E  
13.1 定义材料 173 :&9s,l  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 [K0(RDV)%  
13.3 定义晶圆 174 cHt#us  
13.4 创建器件 175 wD'SPk5S?  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 HCC#j9UN6  
13.6 定义电极区域 178 5C5sgR C  
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h  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] ckE-",G  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 Dwfu.ZJa  
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 b!5~7Ub.No  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 xYpd: Sm  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 J{fH['tzO  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 9m~p0ILh  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 o]I\6,T/|  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 ]|PiF+  
14.11 创建图以查看结果 204 q'Tf,a  

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