[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 O?@AnkOhn  
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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。 +:b|I'S  
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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。 @ Fu|et  
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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。 37VSE@Z+  
Z',pQ{rD  
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。 K#>B'>A\  
d2pVO]l YZ  
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。 @sP?@<C  
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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 5( 3tPbm{  
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目 录 oYW:ptJ  
1 入门指南 4 tlj^0  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 q:fkF^>  
1.2 OptiBPM简介 5 biQDupTz  
1.3 光波导介绍 8 yJ?6BLJi  
1.4 快速入门 8 C&\#{m_1B  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 A," u~6Bn  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 aPRF  
2.2 定义布局设置 29 Ay[6rU
O  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 [5H#ay  
2.4 插入input plane 35 bO9X;}\6  
2.5 运行模拟 39 uT_bA0j
K  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 &4L
rV+`$V  
3 创建一个单弯曲器件 44 KrB"2e+J  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 m
k}8Cu4  
3.2 定义布局设置 45 NOQM:tBO>  
3.3 创建一个弧形波导 46 F&^u1RYz  
3.4 插入入射面 49 y6fYNB  
3.5 选择输出数据文件 53 s~3"*,3@  
3.6 运行模拟 54 QN":Qk(,q  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 dW6sA65<Y  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 @u?m4v{  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 arm26YA-,  
4.2 定义布局设置 61 H+` Zp  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 >HyZ~M  
4.4 插入输入面 62 y-9Mm9J  
4.5 运行模拟 63 Nzf 
tc  
4.6 预览最大值 65 "_W[X  
4.7 绘制波导 69 S3$&}I <  
4.8 指定输出波导的路径 69 S/V%<<[>p]  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 5y0N }}  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 RGsgT^  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 tw,uV)xm  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]@0C1r  
5.1 定义波导材料 75 ]v=A}}kS  
5.2 定义布局设置 76 XU_gvz  
5.3 创建波导 76 h:xvnyaI  
5.4 修改输入平面 77 +87|gC7B  
5.5 指定波导的路径 78 3%P<F>6 J  
5.6 运行模拟 79 Fsz;T;  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Qu|H_<8g  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 K|]/BjB/  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Q\rf J||  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 zc K`hS  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 }]<0!q &xB  
6.2 定义布局结构 89 Ir#]p9:x  
6.3 绘制并定位波导 91 t^ Ge"  
6.4 生成布局脚本 95 r'8qZJgm  
6.5 插入和编辑输入面 97 ~bf4_5  
6.6 运行模拟 98 c^3,e/H  
6.7 修改布局脚本 100 a@!(o  )>  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 AT%6K.  
7 应用预定义扩散过程 104 x n?$@  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 /*P) C'_M  
7.2 定义布局设置 106 5:|9pe)  
7.3 设计波导 107 2ca#@??R  
7.4 设置模拟参数 108 9k/L m  
7.5 运行模拟 110 #zRHYZc'T|  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 B`|f"+.  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ncrg`<'/,  
7.8 添加一个新的轮廓 111 zG{P5@:.R  
7.9 创建上方的线性波导 112 xqs ,4bcbY  
8 各向异性BPM 115 bb
M^J  
8.1 定义材料 116 sKCYGt$  
8.2 创建轮廓 117 ml@;ngmp.  
8.3 定义布局设置 118 LI*=T   
8.4 创建线性波导 120 bFjH*~ P  
8.5 设置模拟参数 121 'Fy"|M;2  
8.6 预览介电常数分量 122 CFC15/yU  
8.7 创建输入面 123 X!_&%^L'  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ClG\Kpirh  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 JR8|!Of@B  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 X$e*s\4  
9.2 定义布局设置 130 4_kY^"*#"  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ]~2iducB,  
9.4 编辑输入平面 132 EQN)y27poW  
9.5 设置模拟参数 134 'Lq+ONX5  
9.6 运行模拟 135 ]VL} eHZ  
10 电光调制器 138 ?Z2`8]-E  
10.1 定义电解质材料 139 ;4l8Qg 7  
10.2 定义电极材料 140 Idb*,l|<  
10.3 定义轮廓 141 A'BqNsy  
10.4 绘制波导 144 P -NR]f  
10.5 绘制电极 147 ~| b\1SR  
10.6 静电模拟 149 793 15A  
10.7 电光模拟 151 hr;^.a^
  
11 折射率(RI)扫描 155 ?a#Gn2  
11.1 定义材料和通道 155 qg{gCG  
11.2 定义布局设置 157 1RJFPv  
11.3 绘制线性波导 160 /jNvHo^B  
11.4 插入输入面 160 T%% 0W J  
11.5 创建脚本 161 ~Oa$rqu%m  
11.6 运行模拟 163 3_<l`6^Ns/  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ]!ox2m_U  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 SV@*[r  
12.1 定义材料 165 Da615d  
12.2 创建参考轮廓 166 d7Vp^^}(  
12.3 定义布局设置 166 <3!Al,!ej@  
12.4 用户自定义轮廓 167 6#7hMQ0&;O  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 HdN5zl,q  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 o3V\  
13.1 定义材料 173 bn)1G$0|  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 E447'aJ  
13.3 定义晶圆 174 JcUU#>  
13.4 创建器件 175 #B<EMGH  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 WW+xU0  
13.6 定义电极区域 178 _tJt eDRY  
Mh*r)B~%[  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] ]f#s`.A~  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 %ggf|\-e  
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 r[4n2Mys  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 (IBT|
K  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 @QV0l]H0+  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Qn7T{ BW  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 @Wc5r#  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 @oE 5JM  
14.11 创建图以查看结果 204 wn.~Dx  

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