[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 [WXtR  
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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。 g~h`wv'  
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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。 [esjR`u  
3Fo,F  
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。 +Nv&Qu%  
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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。 Zla5$GM  
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本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 ^>h
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 rVzjLk
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目 录 =
y,_FFoS  
1 入门指南 4 .(VxeF(v_k  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ^(V!vI*  
1.2 OptiBPM简介 5 ?#ndMv!$  
1.3 光波导介绍 8 <4^ _dJ9=  
1.4 快速入门 8 D}HW7Hnu^  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Dgj`_yd  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 `XP]y=  
2.2 定义布局设置 29 $ n`<,;^l  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 kMo;<Z  
2.4 插入input plane 35 =4\|'V15  
2.5 运行模拟 39 cm%QV?  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 t2BkQ8vr  
3 创建一个单弯曲器件 44 VeA;zq  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 [`=|^2n?  
3.2 定义布局设置 45 BEg%u)"([  
3.3 创建一个弧形波导 46 5Jp@n .  
3.4 插入入射面 49 G<4H~1?P  
3.5 选择输出数据文件 53 JiDX|Q<c  
3.6 运行模拟 54 1'"o; a]k/  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 
,'= Y  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 IJD'0/R'c  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 {b<p~3%+Hc  
4.2 定义布局设置 61 N1\u~%AT"  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 YMIDV-  
4.4 插入输入面 62 j{7_p$JM  
4.5 运行模拟 63 ym2\o_^(  
4.6 预览最大值 65 5L42'gJ  
4.7 绘制波导 69 _Jj|g9b  
4.8 指定输出波导的路径 69 $A
7[?Ai ?  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Z]1~9:7ap  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 $ZK4Ps -$  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 y{? 6U>_  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 r1}OlVbK  
5.1 定义波导材料 75 AXH4jQw  
5.2 定义布局设置 76 @H@&B`Kd  
5.3 创建波导 76 I=D`:u\H  
5.4 修改输入平面 77 ti`
z:8n7  
5.5 指定波导的路径 78 ~fAdOh  
5.6 运行模拟 79 |C=^:@}ri?  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 &Km?(%?  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 PP[{c  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 XsQ<yeun  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 NqkRR$O  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 f>\?\!  
6.2 定义布局结构 89 CYEqH2"3  
6.3 绘制并定位波导 91 'iXjt MX  
6.4 生成布局脚本 95 [LL"86D  
6.5 插入和编辑输入面 97 6@wnF>'/\  
6.6 运行模拟 98 j &,vju  
6.7 修改布局脚本 100 t<|=-  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 r7C m  
7 应用预定义扩散过程 104 zXbTpm  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 @gE +T37x2  
7.2 定义布局设置 106 xY5Idl->  
7.3 设计波导 107 , y{o!w  
7.4 设置模拟参数 108 fyYv}z  
7.5 运行模拟 110 }-V .upl  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 n6O1\}YB  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 =(Mv@eA"  
7.8 添加一个新的轮廓 111 6
DaH+  
7.9 创建上方的线性波导 112 q0`Vw%  
8 各向异性BPM 115 7T_g?!sdMh  
8.1 定义材料 116 MZn7gT0  
8.2 创建轮廓 117 qnrf%rS  
8.3 定义布局设置 118 _<pG}fmR  
8.4 创建线性波导 120 }C2I9Cl  
8.5 设置模拟参数 121 ]o6yU#zn~e  
8.6 预览介电常数分量 122 u<!!%C~+=  
8.7 创建输入面 123 vFL3eu#  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 E0ud<'3<  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 .oaW#f}0P  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 70lb6A  
9.2 定义布局设置 130 WE|L{  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 :&6QKTX  
9.4 编辑输入平面 132 .{5)$w>  
9.5 设置模拟参数 134 PLFM[t/  
9.6 运行模拟 135 e1~C>  
10 电光调制器 138 Yah3I@xGy  
10.1 定义电解质材料 139 _#f/VE  
10.2 定义电极材料 140 EVgn^,  
10.3 定义轮廓 141 {'"A hiR/  
10.4 绘制波导 144 O
4\GL  
10.5 绘制电极 147 &r~~1BnpHm  
10.6 静电模拟 149 )\`TZLR  
10.7 电光模拟 151 n_$l
RX5  
11 折射率(RI)扫描 155 eJ'2CM6  
11.1 定义材料和通道 155 XXuU@G6Z7$  
11.2 定义布局设置 157 DG7FG--  
11.3 绘制线性波导 160 UQ'D-eK  
11.4 插入输入面 160 ~K:#a$!%,  
11.5 创建脚本 161 &oTSff>p}  
11.6 运行模拟 163 .g(yTA  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 kL*Q})  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 T-fW[][&$  
12.1 定义材料 165 "uTzmm$  
12.2 创建参考轮廓 166 m`nv4i#o  
12.3 定义布局设置 166 lCWk)m8  
12.4 用户自定义轮廓 167 YOGwQ  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 +wD--24!(  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 k W/3 Aq7r  
13.1 定义材料 173 i&mu=J[  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 nt "VH5  
13.3 定义晶圆 174 *Z|!%C  
13.4 创建器件 175 KNIYar*3  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 &p8K0 |  
13.6 定义电极区域 178 b]4yFwb  
ReZ|q5*  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] pL-p  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 KDRIy@[e  
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 5y}}?6n+  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ws?p2$Cla  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 q6H90Zb  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 "*%=k%'
 
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 hJhdHy=U  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 W$?1" F.  
14.11 创建图以查看结果 204 S@N&W&W#~  

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