[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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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。 TmS;ybsG  
@\gTi;u/x  
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。 6T%5vg_};'  
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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。 )k5lA=(Yr+  
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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。 mT
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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。 ]+\@_1<ZI  
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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 GD1=Fb"&)  
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目 录 DbSl}N;  
1 入门指南 4 I\R5Cb<p  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 < 4DWH  
1.2 OptiBPM简介 5 w>I>9O}(`  
1.3 光波导介绍 8 oF/5mh__(K  
1.4 快速入门 8 K?')#%Z/{#  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 5GK=R aV  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ,x5`5mT3  
2.2 定义布局设置 29 `n8) o%E9  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 6y)xMX  
2.4 插入input plane 35 SdUt
AC2  
2.5 运行模拟 39 8F0+\40  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 b2 ~~!C  
3 创建一个单弯曲器件 44 kr7f<;rmJ  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 8WWRKP1V  
3.2 定义布局设置 45 z602(mxGg  
3.3 创建一个弧形波导 46 J'.:l}g!1  
3.4 插入入射面 49 9vL`|`Vau  
3.5 选择输出数据文件 53 'MKkC(]4  
3.6 运行模拟 54 =SLP}bP{:  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <FH3ePz  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 rtDm<aUh  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 @f0~a  
4.2 定义布局设置 61 84P^7[YX>  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 )rD] y2^<  
4.4 插入输入面 62 ".| 9h  
4.5 运行模拟 63 ~\hA-l36  
4.6 预览最大值 65 Ns9cx  
4.7 绘制波导 69 VL"ZC:n)-  
4.8 指定输出波导的路径 69 !mpRLBH  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 wP1dPl_j:0  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 MoA2Cp;8X  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 h 88iZK  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 s)yEVh  
5.1 定义波导材料 75 1rC8]M.N  
5.2 定义布局设置 76 q /|<>s  
5.3 创建波导 76 =HP_IG_  
5.4 修改输入平面 77 ,*0>CBJvv  
5.5 指定波导的路径 78 }E
vyfc#D  
5.6 运行模拟 79 %Zx/XMs}e  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 BW:&AP@B  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 +IVVsVp
 
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 /exV6D r  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 ;: Hfkyy]  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 8_f0P8R!y  
6.2 定义布局结构 89 iAf, :g  
6.3 绘制并定位波导 91 133lIX+(k  
6.4 生成布局脚本 95 (|ga#%iI  
6.5 插入和编辑输入面 97
}*$-rieg  
6.6 运行模拟 98 2U>1-p&dn  
6.7 修改布局脚本 100 ]*}*zXN/E  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 +n9&q#ah  
7 应用预定义扩散过程 104 FHM^x2  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 U_!"&O5lr  
7.2 定义布局设置 106 i[d-n/)  
7.3 设计波导 107 =0,")aa!  
7.4 设置模拟参数 108 Du$kDCU  
7.5 运行模拟 110 @Sub.z&T{  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 o&*1Mx<+  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 abD55YJY  
7.8 添加一个新的轮廓 111 (0D0G-r:  
7.9 创建上方的线性波导 112 Ym&_IOx  
8 各向异性BPM 115 4,FkA_k  
8.1 定义材料 116 e@k ti@ZJ  
8.2 创建轮廓 117 ezwcOYMXK  
8.3 定义布局设置 118 [$.oyjd  
8.4 创建线性波导 120 ~,R_  
8.5 设置模拟参数 121 .IpwTke'  
8.6 预览介电常数分量 122 k4pvp5}%  
8.7 创建输入面 123 ~u%9@}Oo>  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 1$@k@*u\  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 A &w)@DOe  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 :Iwe>;}  
9.2 定义布局设置 130 y+Q!4A  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 E_WiQ?p   
9.4 编辑输入平面 132 "5XD+qi  
9.5 设置模拟参数 134 4x8mJ4[H^  
9.6 运行模拟 135 .d8) *  
10 电光调制器 138 bL *;N3#E  
10.1 定义电解质材料 139 _}jj>+zA`  
10.2 定义电极材料 140 Ow//#:  
10.3 定义轮廓 141 uHz D  
10.4 绘制波导 144 P;hjr;  
10.5 绘制电极 147 FjiLc=RXXz  
10.6 静电模拟 149 9]NsWd^^  
10.7 电光模拟 151 Vize0fsD  
11 折射率(RI)扫描 155 +t.T+` EG  
11.1 定义材料和通道 155  +tfmBZl^  
11.2 定义布局设置 157 ?{_dW
=AQ1  
11.3 绘制线性波导 160 \jq1F9,  
11.4 插入输入面 160 -Rjn<bTIy  
11.5 创建脚本 161 zRvYN  
11.6 运行模拟 163 e"^1- U\  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 9IMRWtZWT  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 UfcM2OmbK  
12.1 定义材料 165 Duptles  
12.2 创建参考轮廓 166 IA8kq =W  
12.3 定义布局设置 166 ODv)-J  
12.4 用户自定义轮廓 167 Bu!Gy8\  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 v%zI~g.L  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 7 hnTHL  
13.1 定义材料 173 uT;Qo{G^  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 (CZRX9TT1  
13.3 定义晶圆 174 T'Jw\u>"R  
13.4 创建器件 175 wQ.i
ld  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 %5F=!(w  
13.6 定义电极区域 178 Y 3KCIL9
 
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[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] wy) Frg  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 %K ]u"  
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 C:4h  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 5^* d4[&+  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 db#y]>^l  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 lZn <v'y  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 >2VB.f  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 Z8'uZ#=Yw  
14.11 创建图以查看结果 204 z)|56 F7'  

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