[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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。 %41dVnWB^4  
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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。 ;~T)pG8IS  
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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。 =2uE\6Fl,  
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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。 bcL>S$B  
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本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 loN!&YceW  
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 l=D E|:  
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目 录 `q* 0^}  
1 入门指南 4 /+4Dq4{t)  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 lnL&v'{  
1.2 OptiBPM简介 5 RrKAgw  
1.3 光波导介绍 8 aGVzg$  
1.4 快速入门 8 ZiM#g1;  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 & tQHxiDX  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 HVz-i{M  
2.2 定义布局设置 29 '&Ox,i]t  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 {%D!~,4Ht  
2.4 插入input plane 35 g`)3m,\  
2.5 运行模拟 39 k$:QpTg[  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 UT[nzbG  
3 创建一个单弯曲器件 44 @z"Zj 3ti  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 IcZ_AIjlk  
3.2 定义布局设置 45 2!>phE  
3.3 创建一个弧形波导 46 $UW!tg*U&  
3.4 插入入射面 49 "L@qjSs8  
3.5 选择输出数据文件 53 ,{ CgOz+Ul  
3.6 运行模拟 54 i0/gyK  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 hRb k-b  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 T~8`{^  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ]W<E#^  
4.2 定义布局设置 61 EA7]o.Nm*{  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 GJWC}$#TY  
4.4 插入输入面 62
=YF\mhMQ:  
4.5 运行模拟 63 St,IWOmq"  
4.6 预览最大值 65 A}C&WT~  
4.7 绘制波导 69 -aG( Yx  
4.8 指定输出波导的路径 69 }#zE`IT  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ?"+'OOqik  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 nkHr(tF 7  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 0uzis09  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 X0b :Oiw  
5.1 定义波导材料 75 Wd$N[|  
5.2 定义布局设置 76 . hHt+  
5.3 创建波导 76 &=|W95  
5.4 修改输入平面 77 ar+mj=m  
5.5 指定波导的路径 78 #W 1`vke3  
5.6 运行模拟 79 M_MiY|%V/K  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 oV?tp4&  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Jx-^WB  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 COv#dOw  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 i051qpj  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 pTUsdao^,  
6.2 定义布局结构 89 9Q=g]int u  
6.3 绘制并定位波导 91 GW'=/ z7  
6.4 生成布局脚本 95 Q !5Tw  
6.5 插入和编辑输入面 97 (~-q}_G;Q  
6.6 运行模拟 98 }@@1N3nnxV  
6.7 修改布局脚本 100 X ~4^$x  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 RTA9CR)JP4  
7 应用预定义扩散过程 104 l1jS2O(  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 %xxe U  
7.2 定义布局设置 106 pX6T7  
7.3 设计波导 107 IaE};8a8  
7.4 设置模拟参数 108 b9EJLD  
7.5 运行模拟 110 E1 *\)q  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 |F<U;xV$p  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 6#N1 -@  
7.8 添加一个新的轮廓 111 JC{}iG6r+  
7.9 创建上方的线性波导 112 $>/J8iB  
8 各向异性BPM 115 )[9L|o5D  
8.1 定义材料 116 {0QD-b o  
8.2 创建轮廓 117 <WaiJy?  
8.3 定义布局设置 118 mwbkXy;8  
8.4 创建线性波导 120 0J$wX yh  
8.5 设置模拟参数 121 BxZ}YS:  
8.6 预览介电常数分量 122 j /-p3#c  
8.7 创建输入面 123 rZGbU&ZM8  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 9<7Q{  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 b_V)]>v+  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 <n }=zu  
9.2 定义布局设置 130 n$`Nx\v  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 HLYM(Pz  
9.4 编辑输入平面 132 \Zoo9Wy  
9.5 设置模拟参数 134 NXeo&+F  
9.6 运行模拟 135 SKLQAE5  
10 电光调制器 138 ZI}m~7  
10.1 定义电解质材料 139 2:p2u1Q O  
10.2 定义电极材料 140 b${Kj3(  
10.3 定义轮廓 141 pe,c  
10.4 绘制波导 144 DX$`\PA  
10.5 绘制电极 147 I_pA)P*Q(6  
10.6 静电模拟 149 uO[4 WZ  
10.7 电光模拟 151 JB%6G|Z  
11 折射率(RI)扫描 155 `9K'I-hv<8  
11.1 定义材料和通道 155 /f%u_ 8pV%  
11.2 定义布局设置 157 `R:<(:  
11.3 绘制线性波导 160 W:rzfO.`Z  
11.4 插入输入面 160 NPB':r-8  
11.5 创建脚本 161 zztW7MG2lQ  
11.6 运行模拟 163 "a,Tc2xk  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 2vWkAC;   
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 KOF!a  
12.1 定义材料 165 +bRL.xY  
12.2 创建参考轮廓 166 JH)&Ca>S  
12.3 定义布局设置 166 5V?1/  
12.4 用户自定义轮廓 167 Jr''S}@|x  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 6_XX[.%  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 zLxWyPM0;  
13.1 定义材料 173 W_sDF; JP  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 e6F:['j  
13.3 定义晶圆 174 R
dnd|  
13.4 创建器件 175 8L=QfKr  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 y
aX,s4p  
13.6 定义电极区域 178 =<e
# 2  
' >\*  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 'rR\H2b   
13.8 运行模拟 182 G^2"\4R]p  
13.9 创建脚本 184 7#g C(&\A  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 aD&10b9`  
14.1 理论背景 186 P$pl  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 uO^{+=;A=  
14.3 生成脚本数据 190 jG.*tuf  
14.4 导出散射数据 193 (c}0Sg  
14.5 创建臂 194 ;3?M?E/$s  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 $PTedJ}*Y  
14.7 加载两个臂的文件 200 F)%;
gzs  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 O]PfQ  
14.9 连接元件 202 n!N;WL3k  
14.10 运行模拟 203 UfkRY<H  
14.11 创建图以查看结果 204 9m'[52{o  
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