[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 "4ovMan  
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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。 ,I)/ V>u  

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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。 C$?dkmIt  
3|@Ske1%Y  
通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 Z$+0gm\Cnw  
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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。 g8B@M*JA  
Z!ub`coV[  
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。 @y}1%{,%  
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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 VV?KJz=,W=  
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目 录 ^OYar(  
1 入门指南 4 \5O4}sm$*  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 fpzC#  
1.2 OptiBPM简介 5 O[q {y  
1.3 光波导介绍 8 ` NcWy  
1.4 快速入门 8 0h$23.  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 X_"TG;*$  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 +Pn+&o;D  
2.2 定义布局设置 29 +]Ydf^rF  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 
Au:Q4x.  
2.4 插入input plane 35 A<AZs~f  
2.5 运行模拟 39 up`!r;5-  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 LiiQ;x  
3 创建一个单弯曲器件 44 ~u-mEdu3C  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 @@_f''f$  
3.2 定义布局设置 45 KLlW\MF1  
3.3 创建一个弧形波导 46 >Ei_##
 
3.4 插入入射面 49 JZN'U<R  
3.5 选择输出数据文件 53 lS9rgq<n  
3.6 运行模拟 54 ] S]F&B M|  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <{7B ^'  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 #(
!>  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 1_*o(HR  
4.2 定义布局设置 61 ,%yjEO  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 3fM~
R+p  
4.4 插入输入面 62 c`AtKs)u  
4.5 运行模拟 63 X >C*(/a  
4.6 预览最大值 65 hQPiGIs
  
4.7 绘制波导 69 r#3(;N{=  
4.8 指定输出波导的路径 69 k)dLJ<EM  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 b=`h""u  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 dz&8$(f,  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 7k{C'\m  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 -+-@Yq$  
5.1 定义波导材料 75 ;ukwKfs  
5.2 定义布局设置 76 Hj$JXo[U  
5.3 创建波导 76 ?nCG:\&;'=  
5.4 修改输入平面 77 8(7DW |\  
5.5 指定波导的路径 78 F
3i+t+Jt  
5.6 运行模拟 79 9}jF]P*Q  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Y6&w0~?!  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ; Sq_DP1W  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 J9zSBsp_  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 O| ) [j@7  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 TE3A(N'  
6.2 定义布局结构 89 >@rsh-Z  
6.3 绘制并定位波导 91 j"9bt GX  
6.4 生成布局脚本 95 #jv~FR`4v^  
6.5 插入和编辑输入面 97 8dNwi
&4  
6.6 运行模拟 98 3g`uLA X>u  
6.7 修改布局脚本 100 a4Fe MCvV9  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 :B6hYx  
7 应用预定义扩散过程 104 db'Jl^  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 xJ:15eDC  
7.2 定义布局设置 106 {+F/lN@  
7.3 设计波导 107 nK)U.SZ  
7.4 设置模拟参数 108 %l(qyH)*  
7.5 运行模拟 110 u`O
xY  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 2I* 7?`  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 esIEi!d  
7.8 添加一个新的轮廓 111 /ZUKt  
7.9 创建上方的线性波导 112 L#1YR}m  
8 各向异性BPM 115 ]<V[H  
8.1 定义材料 116 MuQyHEDF  
8.2 创建轮廓 117 ^y]CHr  
8.3 定义布局设置 118 @7e h/|Y,  
8.4 创建线性波导 120 !ZJ"lm  
8.5 设置模拟参数 121 :GBWQXb G  
8.6 预览介电常数分量 122 %O#)=M~  
8.7 创建输入面 123 vd6Y'Zk|F6  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 M,7A|?O
 
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 iC10|0%{  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 xT6&;,|`  
9.2 定义布局设置 130 Y?a*-"  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ,]+P#eXgE  
9.4 编辑输入平面 132 ~ODm?k  
9.5 设置模拟参数 134 *NHBwXg+  
9.6 运行模拟 135 $!)Sgb  
10 电光调制器 138 c=p`5sN)  
10.1 定义电解质材料 139 Soy!)
c]  
10.2 定义电极材料 140 B2w\  
10.3 定义轮廓 141 $T.we+u  
10.4 绘制波导 144 yV,ki^^  
10.5 绘制电极 147 TPH`{  
10.6 静电模拟 149 GVP"~I~/:  
10.7 电光模拟 151 ;[V_w/-u  
11 折射率(RI)扫描 155 j6]+fo&3  
11.1 定义材料和通道 155 (Z;;v|F.i=  
11.2 定义布局设置 157 /Uth#s:  
11.3 绘制线性波导 160 l=,\ h&  
11.4 插入输入面 160 ;jS2bc:8a  
11.5 创建脚本 161 SR7$m<0t*  
11.6 运行模拟 163 ,:Qy%k}f  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 |WqEJ*$,  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 PY- 1 oP  
12.1 定义材料 165 EhL 8rR  
12.2 创建参考轮廓 166 l?2(c  
12.3 定义布局设置 166 FKRO0%M4}Z  
12.4 用户自定义轮廓 167 &7"a.&*9xX  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 {|nm0vg`A  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 (hWr!(>C4]  
13.1 定义材料 173 "uf*?m3  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 bL soKe  
13.3 定义晶圆 174 <+I^K 7   
13.4 创建器件 175 =oQw?,eY  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 qKNX^n;  
13.6 定义电极区域 178 cVya~ *  
,WSK '  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] g S xK9P  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 Vz[E)(QX-`  
13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 k`FCyO  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 t>.1,'zb  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 +EK(r@eV  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 z(V?pHv+  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201
\i_y(;  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 f'P}]_3(  
14.11 创建图以查看结果 204 AT Dm$ *  

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