[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 jB3Rue:+g  
AIt;~x  
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。 ABU~V+'2  
}W nvz;]B  
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。 tWA<OOl  
J@o$V- KK
 
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。 C@rIyBj1g  
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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。 i=\`
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k<k@Tlo  
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。 0E/16@6=  
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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 zUz j F  
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目 录 quiX"lV(  
1 入门指南 4 #BhcW"@  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 *iXaQuT  
1.2 OptiBPM简介 5 #>O+!IH
 
1.3 光波导介绍 8 nOq`Cwh9  
1.4 快速入门 8 KWH:tFL.  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 n*A"}i`ix  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ?pkGejcQ  
2.2 定义布局设置 29 AQgm]ex<  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 %VwkYAgA  
2.4 插入input plane 35 ^%}PRl9  
2.5 运行模拟 39 -
02.n
}u>  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 <4jqF 4 W  
3 创建一个单弯曲器件 44 diD[/&k#kh  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 .t$1B5  
3.2 定义布局设置 45 `0Xs!f  
3.3 创建一个弧形波导 46 b2UqN]{  
3.4 插入入射面 49 Ex4)R2c*  
3.5 选择输出数据文件 53 YI+o:fGC5  
3.6 运行模拟 54 %)P)Xb  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ^d!I{ y#  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 y:
,m(P  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60    
4.2 定义布局设置 61 (?#"S67  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 x1`zD*{  
4.4 插入输入面 62 `_ )5K u}  
4.5 运行模拟 63 tJ Mm  
4.6 预览最大值 65 dS;Ui]/J  
4.7 绘制波导 69 SfUbjs@a  
4.8 指定输出波导的路径 69 a`8svo;VUO  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 F
Us57 V  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 p%-m"u  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ~otV'=/my  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 RwDXOdg
u  
5.1 定义波导材料 75 cb%ML1c  
5.2 定义布局设置 76 o3a%u
(   
5.3 创建波导 76 M`Q
K{$1p  
5.4 修改输入平面 77 /R[PsB  
5.5 指定波导的路径 78 7nk3^$|  
5.6 运行模拟 79 w! ':Ws
 
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 %QFeQ(b/(  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 XrN]}S$N  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 X{;5jnpG  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 e/F+Tf  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 G'WbXX  
6.2 定义布局结构 89 oE$zOS&2  
6.3 绘制并定位波导 91 nVGWJ3  
6.4 生成布局脚本 95 D<(VP{,G  
6.5 插入和编辑输入面 97 Rj~y#m  
6.6 运行模拟 98 0<42\ya  
6.7 修改布局脚本 100 s5u  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 E rnGX#@v  
7 应用预定义扩散过程 104 [
G7S  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 '2v$xOh!y  
7.2 定义布局设置 106 1JF>0ijU@  
7.3 设计波导 107 |k=5`WG  
7.4 设置模拟参数 108 L?r\J8Ch<  
7.5 运行模拟 110 J9XV:)Yv#  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ,<<HkEMS  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 e\ O&Xe  
7.8 添加一个新的轮廓 111 G33'Cgo:,  
7.9 创建上方的线性波导 112 HQ`A.E2  
8 各向异性BPM 115 _>i<`k  
8.1 定义材料 116 T#D*B]oZ}  
8.2 创建轮廓 117 Z~HLa  
8.3 定义布局设置 118 R1C2d+L  
8.4 创建线性波导 120 J
|N>}di  
8.5 设置模拟参数 121 -|`
E'b81  
8.6 预览介电常数分量 122 *sq+ Vc(  
8.7 创建输入面 123 95oh}c  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 nIv/B/>pZ  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127  ){xMMQ5  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 H?)?(t7@  
9.2 定义布局设置 130 S")*~)N@  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 s]i<D9h  
9.4 编辑输入平面 132 DWcEl:  
9.5 设置模拟参数 134 psB9~EU&Q  
9.6 运行模拟 135 sr`)l&t?  
10 电光调制器 138  7K &j  
10.1 定义电解质材料 139 W0KSLxM  
10.2 定义电极材料 140 s78V\Vw3  
10.3 定义轮廓 141 _`q ei0  
10.4 绘制波导 144 3R ZD=`  
10.5 绘制电极 147 gclw>((5  
10.6 静电模拟 149 =\)qUs\z  
10.7 电光模拟 151 WkK.ON^  
11 折射率(RI)扫描 155 e%.|PZ)  
11.1 定义材料和通道 155 A.(xa+z?  
11.2 定义布局设置 157 i-31Cxb  
11.3 绘制线性波导 160 d> L*2 g  
11.4 插入输入面 160 2[yfo8H  
11.5 创建脚本 161 )}5f'TK  
11.6 运行模拟 163 <" F|K!Tz  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 5=9gH  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 {^SHIL  
12.1 定义材料 165 #;Z+X)  
12.2 创建参考轮廓 166 r`!S*zK  
12.3 定义布局设置 166 C}cYG  
12.4 用户自定义轮廓 167  \%/zf  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 j[\aGS7u  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ^%2S,3*0  
13.1 定义材料 173 6yPh0n  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 (X}Q'm$n\h  
13.3 定义晶圆 174 xgv&M:%D-  
13.4 创建器件 175 oM)4""|
 
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 $sBje*;  
13.6 定义电极区域 178 IL N0/eH  
Ikj_ 0/%F  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] Vh;P,no#  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 ,?Nc\Q<:  
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 Xw{Qktn  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 rH5'+x K  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 PR*qyELu  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ;mLbgiqQ J  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 ZsepTtY  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 +q@g  
14.11 创建图以查看结果 204 R.B3  

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