[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 o#{#r@,i  
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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。 8/q*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。 !~
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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。 9d\N[[Vu]R  
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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。 Zi1YZxF`Y  
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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。 PqfVX8/q0  
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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 9dYOH)f  
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目 录 @:gl:mc  
1 入门指南 4 4  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 vKkf2 7  
1.2 OptiBPM简介 5 =|JKu'  
1.3 光波导介绍 8 VjTAN=  
1.4 快速入门 8 m X:bA5db  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Sip_~]hM  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 e7|d=W  
2.2 定义布局设置 29 5f3!NeI  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ?h&l tD  
2.4 插入input plane 35 ~UW{)]_jox  
2.5 运行模拟 39 Tw}z7U"  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 .~,^u  
3 创建一个单弯曲器件 44  >fwlg-  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 /MxCvEE  
3.2 定义布局设置 45 Dauo(Uhuo  
3.3 创建一个弧形波导 46 ._(z~3s  
3.4 插入入射面 49
_w%s(dzk  
3.5 选择输出数据文件 53 |wJ),h8/  
3.6 运行模拟 54 x`3.Wu\  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 !Iko0#4i  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 U]mO7HK  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 2w7@u/OC'  
4.2 定义布局设置 61 ds')PIj  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 QvNi8TB  
4.4 插入输入面 62 J{x##p<F$  
4.5 运行模拟 63 8fEAY
RGd  
4.6 预览最大值 65 W7]mfy^  
4.7 绘制波导 69 dcR6KG8  
4.8 指定输出波导的路径 69 3]7ipwF2q  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 6(sfpK'  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 2}@*Ki7  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 cnYYs d{  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 E =  ^-Z  
5.1 定义波导材料 75 "mG!L$  
5.2 定义布局设置 76 8ZzU^x  
5.3 创建波导 76 -KA4Inn]5  
5.4 修改输入平面 77 `F@f?*s:  
5.5 指定波导的路径 78 roL]v\tr  
5.6 运行模拟 79 Z%A<#%   
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ua!D-0  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 7TR'zW2W  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 k0=|10bi  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 eb(m8vLR  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ap{{(y&R  
6.2 定义布局结构 89 [)bz6\d[  
6.3 绘制并定位波导 91 P@-R5GK  
6.4 生成布局脚本 95 _i#@t7  
6.5 插入和编辑输入面 97 Q0_M-^~WT  
6.6 运行模拟 98 c|3h|  
6.7 修改布局脚本 100 5auL<Pq  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ?|gGsm+  
7 应用预定义扩散过程 104 $)Jc-V 6E  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 }.w#X  
7.2 定义布局设置 106 JO]`LF]  
7.3 设计波导 107 ,!8*g[^
O  
7.4 设置模拟参数 108 d+1L5}Jn  
7.5 运行模拟 110 U8Cw7u2  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 GF9ZL  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 av7q>NEZ!1  
7.8 添加一个新的轮廓 111 %y!  
7.9 创建上方的线性波导 112 ~x9 W{B]  
8 各向异性BPM 115 e=YO.HT  
8.1 定义材料 116 
AW]("pt  
8.2 创建轮廓 117 H@Kl  
8.3 定义布局设置 118 z[_
R"+   
8.4 创建线性波导 120
dawVE O  
8.5 设置模拟参数 121 alWx=+d  
8.6 预览介电常数分量 122 VuP#b'g=|]  
8.7 创建输入面 123 3T Yo  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ZY~zpC_  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 &8IWDx.7}  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 =]2 b8  
9.2 定义布局设置 130 eimA *0Cq  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ?Aj\1y4L1  
9.4 编辑输入平面 132 O1l4gduN|i  
9.5 设置模拟参数 134 ,dGFX]P  
9.6 运行模拟 135 l;"ub^AH  
10 电光调制器 138 W ??;4  
10.1 定义电解质材料 139 }A)^XZ/  
10.2 定义电极材料 140 }7f 1(#{7  
10.3 定义轮廓 141 v3iDh8.__  
10.4 绘制波导 144 ,APGPE}I[  
10.5 绘制电极 147 z{7,.S u  
10.6 静电模拟 149 #S/pYP`7  
10.7 电光模拟 151 *q\HFI  
11 折射率(RI)扫描 155 L|dab{9  
11.1 定义材料和通道 155 'd~, o[x  
11.2 定义布局设置 157 znGZULa#  
11.3 绘制线性波导 160  3D[:Rf[  
11.4 插入输入面 160 <yX@@8  
11.5 创建脚本 161 A`+(VzZgJ  
11.6 运行模拟 163 NzwGc+\7}  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 D0,o
ml  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 64IeCAMVo  
12.1 定义材料 165 {H~8'K-  
12.2 创建参考轮廓 166 H>@JfYZ0  
12.3 定义布局设置 166 >TH-Q[  
12.4 用户自定义轮廓 167 q
70YNk}  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 \&l*e  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 RBHqLg(  
13.1 定义材料 173 )dzjz%B)  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 (STWAwK-  
13.3 定义晶圆 174 z[<pi:  
13.4 创建器件 175 iq[2H$  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 reD[j,i&t.  
13.6 定义电极区域 178 D8<0zxc=(  
@et3}-c  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] @$N*lrM2  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 uBd =x<c\  
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 ).O\O)K  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 yF [@W<  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 bb0{-T)1  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ZJ{+_ax0K  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 "'
i [~  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 .DM1Knj  
14.11 创建图以查看结果 204 fmT3Afl5c  

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