[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 !^w+<p  
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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。 x@yF|8  
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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。 |,o!O39}>  
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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。 V
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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。 l&zd7BM9(  
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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。 !I@"+oY<  
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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 pl5!Ih6  
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目 录 VK8 5A  
1 入门指南 4 e(sQgtM6  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 zUeS7\(l  
1.2 OptiBPM简介 5 N]gdS]pP2{  
1.3 光波导介绍 8 2%QY~Ku~  
1.4 快速入门 8 +PjH2  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 mjfU[2  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 bEbnZ<kz*  
2.2 定义布局设置 29 S~hNSw(-  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ))<3+^S0V\  
2.4 插入input plane 35 dF"Sz4DY#  
2.5 运行模拟 39 ~u3E+w  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 M '[.ay  
3 创建一个单弯曲器件 44 D3$}S{Yw1  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 88G Q F  
3.2 定义布局设置 45 T0
i_X(_  
3.3 创建一个弧形波导 46 XDU&Z2A  
3.4 插入入射面 49 |nIm$
p'  
3.5 选择输出数据文件 53 s/8>(-H#  
3.6 运行模拟 54 y8VLFe;  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 d n3sh<  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 !h4L_D0  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 <^{|5u  
4.2 定义布局设置 61 xDm^f^}>  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 iXeywO2nP  
4.4 插入输入面 62 !>TH#sU$  
4.5 运行模拟 63 7*`cWT_X  
4.6 预览最大值 65 7YrX3Hx8  
4.7 绘制波导 69 D3N\$D  
4.8 指定输出波导的路径 69 qdWsP9}q  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ;vnG  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 x xWnB  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 #}3$n/  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 yc?+L;fN  
5.1 定义波导材料 75 X2v|O3>/N  
5.2 定义布局设置 76 ^h1EE=E"  
5.3 创建波导 76  1)U%p  
5.4 修改输入平面 77 @|sDb?J  
5.5 指定波导的路径 78 uDbz`VpK  
5.6 运行模拟 79 N;Wm{~Zhb  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 rjHL06qE  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 T_i]y4dg  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 sE{A~{a`  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 bd_&=VLTC  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 kO>F, M  
6.2 定义布局结构 89 MIGcV9hf  
6.3 绘制并定位波导 91 .-Yhpw>f  
6.4 生成布局脚本 95 fO|oV0Rw  
6.5 插入和编辑输入面 97 kdcr*7w  
6.6 运行模拟 98 W6:ei.d+NS  
6.7 修改布局脚本 100 Wz',>&a  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Zl^#U c"  
7 应用预定义扩散过程 104 #-r,;  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 }}y~\TB~}  
7.2 定义布局设置 106 KF(N=?KO  
7.3 设计波导 107 QpbyC_:;$4  
7.4 设置模拟参数 108 XR3=Y0YDf  
7.5 运行模拟 110 lky{<jZ%  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 .93B@u  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 h2<Y*j  
7.8 添加一个新的轮廓 111 wC{?@h  
7.9 创建上方的线性波导 112 (r78AZ  
8 各向异性BPM 115 I*hCIy#;  
8.1 定义材料 116 ^UOVXRn  
8.2 创建轮廓 117 2B
 Dz \  
8.3 定义布局设置 118 tn>z%6;&Z  
8.4 创建线性波导 120 <_(UAv  
8.5 设置模拟参数 121 g?-HAk6  
8.6 预览介电常数分量 122 9=D09@A%e  
8.7 创建输入面 123 W(.q.Sx>  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 a$-:F$z  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 KVQ|l,E, /  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 <O+T4.z  
9.2 定义布局设置 130 ksb.]P d.  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 w%Vw*i6o  
9.4 编辑输入平面 132 cG{>[
Lf  
9.5 设置模拟参数 134 4K{<R!2I  
9.6 运行模拟 135 lM/)<I\8  
10 电光调制器 138 b9FfDDOq"  
10.1 定义电解质材料 139 OZ2YflT  
10.2 定义电极材料 140 :56f  
10.3 定义轮廓 141 />FgDIO  
10.4 绘制波导 144 A|Z'\D0  
10.5 绘制电极 147 :70n%3a  
10.6 静电模拟 149 N3O~_=/v?  
10.7 电光模拟 151 iPoh2  
11 折射率(RI)扫描 155 vMT:j  
11.1 定义材料和通道 155 ii,/omn:  
11.2 定义布局设置 157 wX7|a/|@  
11.3 绘制线性波导 160 yhwwF n\  
11.4 插入输入面 160 x.J% c[Q8  
11.5 创建脚本 161 N i\*<:_  
11.6 运行模拟 163 DSb/+8KT  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 UTT7a"  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 gpt98:w:  
12.1 定义材料 165 3JnBKh\n  
12.2 创建参考轮廓 166 e[`u:  
12.3 定义布局设置 166 BC}+yS \  
12.4 用户自定义轮廓 167 e(t,~(  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 b d!|/Lk  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172  B6| g2Tt  
13.1 定义材料 173 {
Ftz4y)6  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 4^|;a0Qy]  
13.3 定义晶圆 174 YS7R8|  
13.4 创建器件 175 gt~hUwL  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ~k}>CNTr  
13.6 定义电极区域 178 TttD}`\.  
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[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] /<J&ZoeJB  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 MGoYL\  
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 1#o>< ?  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 $]H^?  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 l,(Mm,3  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 #:C?:RMS  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 kZ^}  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 ">?ocJ\9  
14.11 创建图以查看结果 204 e7fA-,DV  

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