[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 gJC~$/2  
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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。 \]=''C=J  
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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。 dFVx*{6  
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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。
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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]E\!/  
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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。 sm?V%NX&  
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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 &b:SDl6  
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目 录 > t~2  
1 入门指南 4 QopA'm  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 tR`^c8gD  
1.2 OptiBPM简介 5 <A
`zK   
1.3 光波导介绍 8 Rw!wfh_+  
1.4 快速入门 8 7Z[6_WD3  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 3s B9t X  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 UrJrvx  
2.2 定义布局设置 29 { d|lN:B  
2.3 创建一个MMI耦合器 31
I:Q3r"1  
2.4 插入input plane 35 >,}SP;  
2.5 运行模拟 39 #)b0&wyW6i  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 8qF OO3c\V  
3 创建一个单弯曲器件 44 5|_El/G  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;@$v_i  
3.2 定义布局设置 45 ]7DS>%mY(  
3.3 创建一个弧形波导 46 'S#D+oF(1~  
3.4 插入入射面 49 F*TkQ\y  
3.5 选择输出数据文件 53 i8|0zI  
3.6 运行模拟 54 bJ5 VlK67R  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 q'1 86L87  
4 创建一个MMI星形耦合器 60  Xn=  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 `),ACkU>U  
4.2 定义布局设置 61 %D6HY^]ayw  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ZBsV  
4.4 插入输入面 62 1.IEs:(;  
4.5 运行模拟 63 U#>K(  
4.6 预览最大值 65 UR<a7j"@2  
4.7 绘制波导 69 ,%<ICusZ  
4.8 指定输出波导的路径 69 :[d*  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ffI z>Of:  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 #,B+&SK{  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 |!hN!j*)  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 *c>B,  
5.1 定义波导材料 75 nXM[#~  
5.2 定义布局设置 76 1)v]<Ga~%1  
5.3 创建波导 76  4"~F  
5.4 修改输入平面 77 Gc*p%2c  
5.5 指定波导的路径 78 /v8yE9N_  
5.6 运行模拟 79 %@'[g]hk  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 BRTCo,i  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ul^VGW>i  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Vqp3'=No  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 S pIdw0  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 hF`Qs  
6.2 定义布局结构 89 /7LAd_P6  
6.3 绘制并定位波导 91 Y>Ju$i  
6.4 生成布局脚本 95 ')zf8>,  
6.5 插入和编辑输入面 97 bvF-F$n%F  
6.6 运行模拟 98 sg%Ptp  
6.7 修改布局脚本 100 t~_bquGk  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 w42=tN+B  
7 应用预定义扩散过程 104 IutU~%wv  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 s_#6^_  
7.2 定义布局设置 106 \V%l.P4>e  
7.3 设计波导 107 HApjXv!U[  
7.4 设置模拟参数 108 uy rS6e0  
7.5 运行模拟 110 %4^NX@1jV  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 <`")Zxf+  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 [m0G;%KR
/  
7.8 添加一个新的轮廓 111 P-?R\(QYtR  
7.9 创建上方的线性波导 112 <~}NxY\5  
8 各向异性BPM 115 ypLt6(1j%  
8.1 定义材料 116 =`E{QCW  
8.2 创建轮廓 117 ;5&=I|xqe  
8.3 定义布局设置 118 "@(Sw>*o  
8.4 创建线性波导 120 b*TQKYT  
8.5 设置模拟参数 121 ('1]f?:M  
8.6 预览介电常数分量 122 Ci$?Hm9n  
8.7 创建输入面 123 jL,P )TC  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 %`\=qSf*  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 yn|U<Hxl~H  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 $ #bWh  
9.2 定义布局设置 130 QC<O=<$Q[  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Jxsch\  
9.4 编辑输入平面 132 X?++I4\  
9.5 设置模拟参数 134 L "5;<  
9.6 运行模拟 135 tJII-\3"  
10 电光调制器 138 :0'vzM  
10.1 定义电解质材料 139 G'{*guYU  
10.2 定义电极材料 140 )QW p[bV  
10.3 定义轮廓 141 CPci 'SO  
10.4 绘制波导 144 MuF{STE>->  
10.5 绘制电极 147 Xk`'m[  
10.6 静电模拟 149 tvcM< e20  
10.7 电光模拟 151 "R^0eNv$  
11 折射率(RI)扫描 155 1eOQ;#OV  
11.1 定义材料和通道 155 :&J1#% t  
11.2 定义布局设置 157 #'8'5b  
11.3 绘制线性波导 160 ^\g?uH6k U  
11.4 插入输入面 160 ImsyyeY]  
11.5 创建脚本 161 ?fX`z(Z  
11.6 运行模拟 163 `%_(_%K  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 _18Aek  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 md;jj^8zj  
12.1 定义材料 165 (05a9  
12.2 创建参考轮廓 166 p9[gG\  
12.3 定义布局设置 166 n'83P%x  
12.4 用户自定义轮廓 167 -cgMf\YF  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 09J,!NN  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 0?*":o30  
13.1 定义材料 173 +[7 DRT:  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 j
>A=Wa7  
13.3 定义晶圆 174 oT i$@q  
13.4 创建器件 175 U*\1d  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 jE!?;} P1  
13.6 定义电极区域 178 V|)nUsU  
`<(o;*&Gd  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] lyw)4;wt\  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 ~\u~>mtchu  
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 [/U5M>#n  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 4[rX\?^e  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 "c
*#ZP  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 5`)
[FCQ  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 T/P   
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 R'$1,ie  
14.11 创建图以查看结果 204 z6Zd/mt~x  

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