《OptiBPM入门教程》

^|!I+   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。 o|BP$P8V   m#vL*]c}   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。 69K{+|   qZv =   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。 ^].jH+7i*   ao" %WX   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。 ?, r~=   zSEs?   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。 mmXm\]r>4   R6-n IY,   《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 xNK1h-t   上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 N2'qpxOLI   epHJ@W@#   >'uU)Y{   目 录 cF)/^5Z   1 入门指南 4 )d\j I   1.1 OptiBPM安装及说明 4 "9EE1];NT   1.2 OptiBPM简介 5 A>`945|   1.3 光波导介绍 8 uMb>xxf   1.4 快速入门 8 J5p"7bc   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 $''?HjB }T   2.1 定义MMI耦合器材料 28 =J-5.0Q\_\   2.2 定义布局设置 29 57a2^   2.3 创建一个MMI耦合器 31 &3F}6W6A   2.4 插入input plane 35 ^9OUzTF   2.5 运行模拟 39 F~:O.$f]G   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 >T2LEW   3 创建一个单弯曲器件 44 VV4Gjc   3.1 定义一个单弯曲器件 44 '>$EOg"   3.2 定义布局设置 45 im} ?rY   3.3 创建一个弧形波导 46 Zn=T#o   3.4 插入入射面 49 SzwQOs*   3.5 选择输出数据文件 53 2~[@_   3.6 运行模拟 54 v~3B:k:?l   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 *L6PLe   4 创建一个MMI星形耦合器 60 tM-^<V&   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 n+@F`]Ke   4.2 定义布局设置 61 fj7|D'c   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Pg9hW   4.4 插入输入面 62 d)cOhZy   4.5 运行模拟 63 O%g$9-?F0   4.6 预览最大值 65 E:zF/$tG   4.7 绘制波导 69 YjF|XPv+ l   4.8 指定输出波导的路径 69 DFhXx6]   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 2sN K   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 NN0$}acp   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74  ~>O)   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 UJ-?k&j,   5.1 定义波导材料 75 F' U 50usV   5.2 定义布局设置 76 2!&&|Mh}   5.3 创建波导 76 HEL!GC>#   5.4 修改输入平面 77 5D M"0   5.5 指定波导的路径 78 -<jL~][S   5.6 运行模拟 79 ?D,=37   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 RLlU" sw+{   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 O}9KJU   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 (b?{xf' G   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 L %ip>   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 +*\X]06   6.2 定义布局结构 89 ikWtC]y   6.3 绘制并定位波导 91 '(? uPr   6.4 生成布局脚本 95 iz h<I0   6.5 插入和编辑输入面 97 hA\K</h.   6.6 运行模拟 98 e%8|<g+n6   6.7 修改布局脚本 100 M"%Q&o/I   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Z_\C*^   7 应用预定义扩散过程 104 QL6C,#6   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 vvUSeG\n#j   7.2 定义布局设置 106 tiN?/   7.3 设计波导 107 =@TQ>Qw%b   7.4 设置模拟参数 108 GgaTn!mJt   7.5 运行模拟 110 S'oGt&Z<   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 tm7u^9]   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 1&fc1uYB4   7.8 添加一个新的轮廓 111 BCe_@   7.9 创建上方的线性波导 112 u%'\UmE w   8 各向异性BPM 115 SIBoCs5   8.1 定义材料 116 .jy]8S8[|%   8.2 创建轮廓 117 #:T-hRu   8.3 定义布局设置 118 .0R v(Y   8.4 创建线性波导 120 +[SgO}sF   8.5 设置模拟参数 121 )%!XSsY.N|   8.6 预览介电常数分量 122 -hC, e/+   8.7 创建输入面 123 xBu1Ak8w   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 :xKcpY[{   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 $gBd <N9|c   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Y(.OF Q   9.2 定义布局设置 130 :4v3\+T   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 P/&]?f0/   9.4 编辑输入平面 132 @( n^T   9.5 设置模拟参数 134 ]%Zz \Q   9.6 运行模拟 135 iNwqF0   10 电光调制器 138 2lL,zFAq   10.1 定义电解质材料 139 hzk6rYg1   10.2 定义电极材料 140 p4p@^@<>X   10.3 定义轮廓 141 ;S xFp   10.4 绘制波导 144 zE;bBwy&   10.5 绘制电极 147 E^U0f/5 m   10.6 静电模拟 149 ?5kHa_^   10.7 电光模拟 151 !mXxAo   11 折射率(RI)扫描 155 fwzb!"!.@   11.1 定义材料和通道 155 Y.^=]-n,   11.2 定义布局设置 157 L@JOGCYy   11.3 绘制线性波导 160 Qp`gswvE   11.4 插入输入面 160 g/13~UM\   11.5 创建脚本 161 &@ JvnO:   11.6 运行模拟 163 1:Si,d,wh   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 > xIJE2   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 nC{%quwh{   12.1 定义材料 165 0a"igq9t   12.2 创建参考轮廓 166 ')GSAY7   12.3 定义布局设置 166 VbBPB5 $q   12.4 用户自定义轮廓 167 h $L"8#   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 #p[',$cC   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ax 41N25   13.1 定义材料 173 %e&9.   13.2 创建钛扩散轮廓 173 eW|^tH   13.3 定义晶圆 174 'U'yC2BI n   13.4 创建器件 175 BC'llD   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 OT&k.!=   13.6 定义电极区域 178 wj[$9UJb   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ?ve#} \   13.8 运行模拟 182 KD^N)&k^Kp   13.9 创建脚本 184 1yq Jwy;X   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 WOh|U4vt   14.1 理论背景 186 F v<`AU   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 :T9<der,   14.3 生成脚本数据 190 }`+B=h-dW   14.4 导出散射数据 193 /r_~:3F   14.5 创建臂 194 <id}<H   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ,-z9 #t   14.7 加载两个臂的文件 200 GRY2?'`   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Is+O   14.9 连接元件 202 ;NRF=d>   14.10 运行模拟 203 1!>Jpi0   14.11 创建图以查看结果 204 sN5B7)Vc   有兴趣扫码加微联系[attachment=117462] |g *XK6

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