[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 #` gu<xlW  
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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+V gS'  
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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。 `Ucj_6&Tqs  
H"8B4~*7H  
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。 05T?c{ ;  
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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。 p|2GPrA]aL  
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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。 _!qD/[/  
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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 q
b=2J5su  
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6h)_{| L)  
目 录 #jg-q|nd  
1 入门指南 4 KFHZ3HZ:>  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 GZu12\0nZ  
1.2 OptiBPM简介 5 O5-GrR^yt  
1.3 光波导介绍 8 5(J?C-Pk  
1.4 快速入门 8 Ovk=s,a)K  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 I V#
8W  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 sV,Yz3E<u$  
2.2 定义布局设置 29 )5~T%_  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 q%])dZ!lE  
2.4 插入input plane 35 \DS*G7.A+&  
2.5 运行模拟 39 Od~uYOL/B  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 V<S6a
  
3 创建一个单弯曲器件 44 te-xhJ&K  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 TS9<uRO0  
3.2 定义布局设置 45 qzbW0AM[M  
3.3 创建一个弧形波导 46 ZAn @NA=  
3.4 插入入射面 49 S,6/X.QBv  
3.5 选择输出数据文件 53 TG$#aX\'  
3.6 运行模拟 54 re[5lFQ~Z  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 
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s  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ZBpcC0 z  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 E#:!&{O  
4.2 定义布局设置 61 sED"}F)  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 zY:3*DiM  
4.4 插入输入面 62 AF"
7 _  
4.5 运行模拟 63 !'^l}K>  
4.6 预览最大值 65 5aW#zgxXg  
4.7 绘制波导 69 4z(B`t~7  
4.8 指定输出波导的路径 69 g{6jN  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 yjL+1_"B  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 AaA!U!B  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Gm:s;w-;v  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 U52V1b  
5.1 定义波导材料 75 dV38-IfGkl  
5.2 定义布局设置 76 SkmTW@v  
5.3 创建波导 76 Zw0KV%7hD  
5.4 修改输入平面 77 y4h
=e~  
5.5 指定波导的路径 78 ptT-{vG  
5.6 运行模拟 79 Ue9Y+'-x  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Y,0Z&6 <  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 XN Uw  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 /i>n1>~yn  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 3W[?D8yi)  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 A_S7z*T  
6.2 定义布局结构 89 ?s
$d("~  
6.3 绘制并定位波导 91 /Z:NoTGn  
6.4 生成布局脚本 95 L5x;#\#p  
6.5 插入和编辑输入面 97 EQ~<NzRp=  
6.6 运行模拟 98 6H'A]0  
6.7 修改布局脚本 100 *Igb3xK%  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 W.[!Q`  
7 应用预定义扩散过程 104 Ez|NQ:o  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 j
d
JTOT  
7.2 定义布局设置 106 ;L
P3  
7.3 设计波导 107 d%0Gsga}  
7.4 设置模拟参数 108 UU>+b:  
7.5 运行模拟 110 v; i4ZSV^A  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 3S+9LOrhY  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |3e+ 
K.  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ]?1_.Wjtt  
7.9 创建上方的线性波导 112 f4P({V  
8 各向异性BPM 115 <<?32r~  
8.1 定义材料 116 #tu>h  
8.2 创建轮廓 117
bVU4H$k  
8.3 定义布局设置 118 E&kv4,  
8.4 创建线性波导 120 ;]grbqXVE  
8.5 设置模拟参数 121 Fdhgm{Y2s  
8.6 预览介电常数分量 122 zJy=1r  
8.7 创建输入面 123 tE=09J%z  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 EB!ne)X  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 37kFbR@x  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Jg=!GU/::  
9.2 定义布局设置 130 b;jdk w|  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 T>% 5<P
 
9.4 编辑输入平面 132 _?O'A"  
9.5 设置模拟参数 134 i#b/.oa  
9.6 运行模拟 135 @6~lZgXOV[  
10 电光调制器 138 Skci;4T(  
10.1 定义电解质材料 139 I?g}q,!]  
10.2 定义电极材料 140 xgcJEox!  
10.3 定义轮廓 141 s$pXn&:  
10.4 绘制波导 144 ~|S0E:*.  
10.5 绘制电极 147 7u&l]NC?y  
10.6 静电模拟 149 -}UY2)  
10.7 电光模拟 151 iS+"Jsz  
11 折射率(RI)扫描 155 F|> 3gW  
11.1 定义材料和通道 155 j36YIz$a  
11.2 定义布局设置 157 .5a>!B.I  
11.3 绘制线性波导 160 ].xSX0YQ%  
11.4 插入输入面 160 v}u]tl$,  
11.5 创建脚本 161 $]_SPu  
11.6 运行模拟 163 6:|;O  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 d*s*AV  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 34!.5^T  
12.1 定义材料 165 WcqR; Nm  
12.2 创建参考轮廓 166
(4 ZeyG@  
12.3 定义布局设置 166 Vxap+<m  
12.4 用户自定义轮廓 167 9pnOAM}  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 *nU5PSs  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 })^eaLBR4  
13.1 定义材料 173 N2s"$Ttq  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 7d>w]R,Z  
13.3 定义晶圆 174 _1E c54D  
13.4 创建器件 175 {Ia1H  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 E<+ G5j  
13.6 定义电极区域 178 ^ 34Ng  
I[|Y 2i  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] dlfjx  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 {7m2vv?Z  
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 C8|Ls(4Ck  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ,e'm@d$Q*  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 B1|nT?}J(  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Vv+nq_  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 3?V'O6  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 `{{6vb^g  
14.11 创建图以查看结果 204 >I4BysR  

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