《OptiBPM入门教程》
前 言 Q:MhjkOr}
x5Zrz<Y$w
随着时代的发展，人们对光网络带宽的需求越来越高，光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中，存在着许多的波导类元件，如分束器，耦合器，复用器，AWG等，这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员，可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计，这可以大大降低时间成本和物料成本。 mBk5+ KyT
[-w@.^:]X
OptiBPM是基于光束传输算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM）来模拟光通过任意波导介质（各向同性与各向异性）。并可使用合适的数值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，来进行计算，计算过程中可以使用合适的边界条件，如TBC和PML边界条件，以完成整个波导结构的仿真和分析，获得任意位置处的电磁场分布。 \u{8Bak0
Ya Y8 `M{
通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 .mxTfP=9
@"|i"Hk^
本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 ZR3nK0
+=P@HfVfiq
本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 :w-`PY J%G
KN[d!}W:
《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 B| o%_:]+E
7*+TP~WI
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 F u _@!K
B 0) ]s<<
目 录 g]$
4~"|.
1 入门指南 4 Hs ?zq
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ?m"|QS!!K
1.2 OptiBPM简介 5 'Bq ZOZw
1.3 光波导介绍 8 Y=B3q8l 5
1.4 快速入门 8 yA7 )Y })>
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 <GIwRVCU
2.1 定义MMI耦合器材料 28 s&
yk
2.2 定义布局设置 29 fCUT[d +H
2.3 创建一个MMI耦合器 31 [CN$ScK,
2.4 插入input plane 35 \t.}-u<7{
2.5 运行模拟 39 RKkGITDk
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 <94 G
3 创建一个单弯曲器件 44 {aj/HFL NY
3.1 定义一个单弯曲器件 44 d?L\pN&
3.2 定义布局设置 45 Un@\kAY
3.3 创建一个弧形波导 46 1dG06 <!
3.4 插入入射面 49 zlf} .
3.5 选择输出数据文件 53 3 <SqoJSp
3.6 运行模拟 54 46,j9x
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ;;&F1@3tBa
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Q/^A #l[
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 +m$5a
YX
4.2 定义布局设置 61 x8[MP?W z
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Tz-X o
4.4 插入输入面 62 j,
u#K)7{T
4.5 运行模拟 63 *^X bDg9
4.6 预览最大值 65 eti `O
4.7 绘制波导 69 g`,AaWlF
4.8 指定输出波导的路径 69 e>H :/24
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 TMj4w,g4
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 :BZ0 7`9
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 r6.N4eW.L
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Kn}ub+
"J
5.1 定义波导材料 75 t@B(+
5.2 定义布局设置 76 %5B%KCCN
5.3 创建波导 76 hU {-a`
5.4 修改输入平面 77 j
F5Bl c
5.5 指定波导的路径 78 xAdq+$><
5.6 运行模拟 79 9`Q@'( m
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ]n
v( aM?d
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Fvl`2W94;
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Px;Cg
6
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 }KB[B
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 s3 QEi^~
6.2 定义布局结构 89 Y94MI1O5$
6.3 绘制并定位波导 91 2C
"=!'
6.4 生成布局脚本 95 ?b:_AO&
6.5 插入和编辑输入面 97 >- Bg%J9
6.6 运行模拟 98 $:vkX
6.7 修改布局脚本 100 9]yW_] P
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Q< *8<Oo4g
7 应用预定义扩散过程 104 FjKq%.=#
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 0D [@u3W
7.2 定义布局设置 106 uHM@h{r
7.3 设计波导 107 =!0I_L/
7.4 设置模拟参数 108 f(:1yl\a
7.5 运行模拟 110 ')TPF{\#
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 wGLF%;rRe4
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 N6/T#UVns
7.8 添加一个新的轮廓 111 yYTVXs`fVj
7.9 创建上方的线性波导 112 l5O=VqCj
8 各向异性BPM 115 "4 k-dj
8.1 定义材料 116 NPJ.+ph
8.2 创建轮廓 117 kBsXfVs9
8.3 定义布局设置 118 HnZP w&*
8.4 创建线性波导 120 Y;Y 1+jt
8.5 设置模拟参数 121 ")`S0n5e
8.6 预览介电常数分量 122 Wmz`& nsn[
8.7 创建输入面 123 AK/:I>M
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 SkP[|g'56
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 n9oR)&:o
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 %a 8&W
9.2 定义布局设置 130 r6Nm!Bq7
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 G[yI*/E;
9.4 编辑输入平面 132 []}N
9.5 设置模拟参数 134 i0Pn Z
J
9.6 运行模拟 135 Mg? L -C
10 电光调制器 138 Z)9R9 s
10.1 定义电解质材料 139 kC$I2[ t!
10.2 定义电极材料 140 Ft-6m%
10.3 定义轮廓 141 2C/%gcN >
10.4 绘制波导 144 ~j& ?/{7I
10.5 绘制电极 147 ExrY>*v
10.6 静电模拟 149 #A<"4#}
10.7 电光模拟 151 tOg=zXm
11 折射率(RI)扫描 155 !,bPe5?Ql
11.1 定义材料和通道 155 uMiyq<
11.2 定义布局设置 157 m &E l)
11.3 绘制线性波导 160 o) I/P<
11.4 插入输入面 160 |]uc HV
11.5 创建脚本 161 0m=(W^c
11.6 运行模拟 163 80&D""
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 , wK 1=7
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 > oY^Gx
12.1 定义材料 165 }$aN Of %:
12.2 创建参考轮廓 166 7),*3c ')
12.3 定义布局设置 166 T$ c+m\j6
12.4 用户自定义轮廓 167 {D(,ft;s^
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 RVF F6N^
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 /hci\-8 N~
13.1 定义材料 173 0k1MKzi Q
13.2 创建钛扩散轮廓 173 K&S@F!#g
13.3 定义晶圆 174 gWu"91Y0>
13.4 创建器件 175 Zi 1YZxF`Y
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 E .;io*0
13.6 定义电极区域 178 2OC dG
h@Dw'w
|
