[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 i'bviD  
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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。 KZea
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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。 iO$Z?Dyg9  
Bs?B\k=  
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。 3m;*gOLk6  
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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。 o2'^MxKb T  
w?eJVi@w{  
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。 O+f'Ql  
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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 6KH&-ffd  
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目 录 yj<j>JtN  
1 入门指南 4 Nw3K@Ge  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 FdwlRuG  
1.2 OptiBPM简介 5 %"yy8~|  
1.3 光波导介绍 8 )t?_3'W  
1.4 快速入门 8 4Su|aWL-  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 xZ=6  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 rjaG{ i  
2.2 定义布局设置 29 bM@8[&ta  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 XEX-NE"]  
2.4 插入input plane 35 "gIjU~'A  
2.5 运行模拟 39 vV$6fvS  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 n0 q$/Y.  
3 创建一个单弯曲器件 44 dj}y6V&  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 tNbL)  
3.2 定义布局设置 45 ~;AJB  
3.3 创建一个弧形波导 46 :qAF}|6  
3.4 插入入射面 49 c.?+rcnq  
3.5 选择输出数据文件 53 |g`:K0BI  
3.6 运行模拟 54 +$CO  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 [TaYNc!\  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 5Sh.4A\  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 UL3++bt  
4.2 定义布局设置 61 }f;cA  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 n/ m7+=]v  
4.4 插入输入面 62 [&MhAzF  
4.5 运行模拟 63 #cCR\$-~  
4.6 预览最大值 65 fU^6h`t  
4.7 绘制波导 69 >Y)FoHa+/  
4.8 指定输出波导的路径 69 1RU+d.&D  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^MczumG[  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Ld4Jp`Zg  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 [g Y.h/  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 z~0f[As.  
5.1 定义波导材料 75 ~IQ2;

A  
5.2 定义布局设置 76 }uo.N  
5.3 创建波导 76 S(NUuu}S  
5.4 修改输入平面 77 Cn"L*\o  
5.5 指定波导的路径 78 y%Wbm&h  
5.6 运行模拟 79 ^v+7IFn  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 &60#y4  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 0(h'ZV  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 WoSJp5By$  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 p6*|)}T_%  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 uzO3_.4Y  
6.2 定义布局结构 89 ] RLEyDB  
6.3 绘制并定位波导 91 mA" 82"   
6.4 生成布局脚本 95 :G/.h[\R|  
6.5 插入和编辑输入面 97 ,0fYB*jk  
6.6 运行模拟 98 nNP{>\x;"  
6.7 修改布局脚本 100 4+2hj*I  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 yS"; q  
7 应用预定义扩散过程 104 ^BN?iXQhN  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 UEh-k"  
7.2 定义布局设置 106 R) 'AI[la  
7.3 设计波导 107 rvwfQ'14  
7.4 设置模拟参数 108 \?K>~{)  
7.5 运行模拟 110 cuUlr  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 =7P(T`j  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 `7o(CcF6H  
7.8 添加一个新的轮廓 111 ?cmv;KV   
7.9 创建上方的线性波导 112 lKA2~o  
8 各向异性BPM 115 >G<.^~o  
8.1 定义材料 116 eGW~4zU  
8.2 创建轮廓 117 /sa\Ze;E  
8.3 定义布局设置 118 R3!3TJ  
8.4 创建线性波导 120 6JZ$;x{j  
8.5 设置模拟参数 121 y|O)i I/g  
8.6 预览介电常数分量 122 m=e#1Hs  
8.7 创建输入面 123 ?D]qw4J  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 7nOn^f D  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 -_xC,d
wK  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 cd?arIV5  
9.2 定义布局设置 130 B_uAa5'  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ?
[~)D}] j  
9.4 编辑输入平面 132 vp#r:+=  
9.5 设置模拟参数 134 ^{(i;IVG  
9.6 运行模拟 135 m<wEw-1.  
10 电光调制器 138 oEuo@\U05v  
10.1 定义电解质材料 139 F)Qj<6  
10.2 定义电极材料 140 R`F8J}X_  
10.3 定义轮廓 141 U<Z\jT[  
10.4 绘制波导 144 wG2-,\:  
10.5 绘制电极 147 GK.U_`4?  
10.6 静电模拟 149 J`@#yHL  
10.7 电光模拟 151 G?&T0  
11 折射率(RI)扫描 155 *iW$>Yjb  
11.1 定义材料和通道 155 GP
,x
GZZ  
11.2 定义布局设置 157 AG==A&d>$  
11.3 绘制线性波导 160 kFi^P~3D[  
11.4 插入输入面 160 ;th]/ G  
11.5 创建脚本 161 0-{l4;o  
11.6 运行模拟 163 SjRR8p<   
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 DZ9qIc}Y  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 TPeBb8v8D  
12.1 定义材料 165 ~RS^Opoa  
12.2 创建参考轮廓 166 avI  
12.3 定义布局设置 166 ^68BxYUoD\  
12.4 用户自定义轮廓 167 6opubI<  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 bAl0z)p
 
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 GOeYw[Vh  
13.1 定义材料 173 /^>yDGT,0  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 R.+yVO2  
13.3 定义晶圆 174 _Mis-K:]{?  
13.4 创建器件 175 [Y^1}E*  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 _U@;Z*(%vh  
13.6 定义电极区域 178
/\B[lRn  
>5|;8v-r  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 0Q_@2  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 1q[vNP=g&  
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 `Wf)qMb  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 0- 'f1 1S  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 U2(|/M+  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 |NiWr1&i0  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 389puDjy  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 J&IFn/JK$  
14.11 创建图以查看结果 204 Q
hHexr6  

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