[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 XEuv aM  
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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。 M]W4S4&Y=  
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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。  D;5RcZ  
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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。 R[Rs2eS_  
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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。 kSDV#8uZ  
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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。 j}|6k6t  
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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 ^'h~#7s  
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目 录 Q.N^1?(>k  
1 入门指南 4 l`1ZS8 [.  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 h m"B kOA  
1.2 OptiBPM简介 5 u]}Xq{ZN
 
1.3 光波导介绍 8 kTzZj|l^\  
1.4 快速入门 8 l"-D@]"  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Ro1l:P)C`  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 CN >q`[!  
2.2 定义布局设置 29 F[+sc Mx!G  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 )j$Bo{  
2.4 插入input plane 35 PCES&|*rf  
2.5 运行模拟 39 6"wY;E  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 {C3bCVQ]o  
3 创建一个单弯曲器件 44 -AbA6_j  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 > {:8c-\2}  
3.2 定义布局设置 45 bi_R.sfK&  
3.3 创建一个弧形波导 46 /qz(ra  
3.4 插入入射面 49 xv)7-jlx  
3.5 选择输出数据文件 53 {!,+C0  
3.6 运行模拟 54 s0\X%U("  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 CfVz'  
4 创建一个MMI星形耦合器 60
f5O*Njl  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 IX3r$}4  
4.2 定义布局设置 61 yXkgGY5  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 t%/5$<!b  
4.4 插入输入面 62 C|>#|5XaF  
4.5 运行模拟 63 |~>8]3. Y  
4.6 预览最大值 65 D6 M:pIN*  
4.7 绘制波导 69 10a=[\ Q  
4.8 指定输出波导的路径 69 W}EO]A%f.\  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 8`im4.~#%  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 {yJ{DU?%Y  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Kr9 @  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 O/GD[9$i  
5.1 定义波导材料 75 ,,i;6q_f  
5.2 定义布局设置 76 :@pmgp  
5.3 创建波导 76 YAO.Ccz  
5.4 修改输入平面 77 GSMP)8W  
5.5 指定波导的路径 78 j| 257D  
5.6 运行模拟 79 aZmSCi:&'  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 c|I{U[(U  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 oW-luC+  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 2#sE\D  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 i8dv|oa  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 %]NbTT
L  
6.2 定义布局结构 89 >bmL;)mc&  
6.3 绘制并定位波导 91 c.NAUe_3  
6.4 生成布局脚本 95 ==c\* o  
6.5 插入和编辑输入面 97 iS02uVmBZ  
6.6 运行模拟 98 Yj;$hV8j(  
6.7 修改布局脚本 100 sfx:j~bsL  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 =7Nm=5@  
7 应用预定义扩散过程 104 uTOL  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 "bRck88V  
7.2 定义布局设置 106 MTa.Ubs  
7.3 设计波导 107 <Y9ps`{}:  
7.4 设置模拟参数 108 sgFpZk  
7.5 运行模拟 110 HHT K{X+  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 bp;)*  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ba|~B8rII[  
7.8 添加一个新的轮廓 111 e>Is$+[`7  
7.9 创建上方的线性波导 112 2v yB[(  
8 各向异性BPM 115 ,HR~oT^  
8.1 定义材料 116 L1M]ya
!l  
8.2 创建轮廓 117 >H[&Wa+_  
8.3 定义布局设置 118 9fyk7~V  
8.4 创建线性波导 120 91`biVZfA  
8.5 设置模拟参数 121 7w YSP&$  
8.6 预览介电常数分量 122 n omtP }  
8.7 创建输入面 123 g,mcxXO  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 NhXTt!S6C  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 eQJLyeR+  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 d{I|4h  
9.2 定义布局设置 130 ^o65sM  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 [Kx_%Le  
9.4 编辑输入平面 132 %TvunV7NQS  
9.5 设置模拟参数 134 ngn%"xYX  
9.6 运行模拟 135 )%f]`<o  
10 电光调制器 138 _ i.CvYe  
10.1 定义电解质材料 139 4f'WF5S/}8  
10.2 定义电极材料 140 !nC Z,  
10.3 定义轮廓 141 wnN@aO6g*  
10.4 绘制波导 144 _)ZAf%f?  
10.5 绘制电极 147 :Dw;RcZQ  
10.6 静电模拟 149 !634 8nU:  
10.7 电光模拟 151 _T<ney}Y<  
11 折射率(RI)扫描 155 WQ|d;[E  
11.1 定义材料和通道 155 3JWHyo  
11.2 定义布局设置 157 9Or3X
/:o  
11.3 绘制线性波导 160 &W)ks  
11.4 插入输入面 160 #sq-V,8  
11.5 创建脚本 161 AW!|xA6'`:  
11.6 运行模拟 163 !D7[R'RgY  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163  QSmE:Y  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 x{&0:|bCs6  
12.1 定义材料 165 Yono8M;9*  
12.2 创建参考轮廓 166 x\3tSP7Vp  
12.3 定义布局设置 166 P5%DvZB$w  
12.4 用户自定义轮廓 167 \V+$2 :A  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 >8#(GXnSt  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 1e _V@Vy  
13.1 定义材料 173 A!ba_14  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 ]j}zN2[A  
13.3 定义晶圆 174 F C2oP,  
13.4 创建器件 175 K/, B  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177  /e!/  
13.6 定义电极区域 178 L>).o%(R  
vpMNulXb,  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] T=ox;r  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 w-HgC  
13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 /thCu%%9A  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 U-Fr[1I6p  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 %$:js4  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 t/u
$Ts  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 ygd'Nh!@  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 o{f n}  
14.11 创建图以查看结果 204 YEXJh!X  

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