[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。 f!0*^d  
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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。 "P"~/<:)  
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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。 N1+%[Uh9)  
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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。 q
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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。 j01#Wq_\fk  
r;I3N+  
《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 I[@}+p0  
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目 录 yzgDdAM  
1 入门指南 4 '@ (WT~g  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 AEe*A+  
1.2 OptiBPM简介 5 ]k " j  
1.3 光波导介绍 8 ]B5qv6  
1.4 快速入门 8 +8v^J8q0  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 AQQeLdTq  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 d^!)',`  
2.2 定义布局设置 29 <p-R{}8  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 =K-B I  
2.4 插入input plane 35  -
*M/,O  
2.5 运行模拟 39 al(t-3`<  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 -|"mB"Dc  
3 创建一个单弯曲器件 44 o} YFDYi  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 uIiE,.Uu}  
3.2 定义布局设置 45 @s b\0}  
3.3 创建一个弧形波导 46 q6%jCt2'  
3.4 插入入射面 49 'Oyz/P(p  
3.5 选择输出数据文件 53 {%)bxk6  
3.6 运行模拟 54 k8Qm +r<p  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 v\'Eo*4  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 wm=!tx\`k  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 C;-9_;&  
4.2 定义布局设置 61 !X e  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 
j7?53e  
4.4 插入输入面 62 +DY%Y `0  
4.5 运行模拟 63 4ac2^`  
4.6 预览最大值 65 4'cdV0]  
4.7 绘制波导 69 2bPrND\P=  
4.8 指定输出波导的路径 69 Rs$k3
  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 `$ql>k-6C  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 <w}YD @(f  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 PxhB=i!'$  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 +ng8!k  
5.1 定义波导材料 75 b*+Od8r  
5.2 定义布局设置 76 pd?3_yU  
5.3 创建波导 76 C4H M  
5.4 修改输入平面 77 EC<g7_0F  
5.5 指定波导的路径 78 b
%IRIi&,  
5.6 运行模拟 79 7q&Ru|T33  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 jeFX?]Q  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 rwWs\~.H  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 F.<sKQ&A  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Y6~/H  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 w+)MrB-}  
6.2 定义布局结构 89 Rq-BsMX!A  
6.3 绘制并定位波导 91 (j@3=-%6G  
6.4 生成布局脚本 95 z@R:~  
6.5 插入和编辑输入面 97 %5?qS`/c(  
6.6 运行模拟 98 ] lE6:^V  
6.7 修改布局脚本 100 /o Q^j'v  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 8=Xy19<;t  
7 应用预定义扩散过程 104 a/A$ MXZ_  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?W:YS82  
7.2 定义布局设置 106 _WO*N9Iz  
7.3 设计波导 107 %JF.m$-  
7.4 设置模拟参数 108 3J%(2}{y  
7.5 运行模拟 110 :s`~m;Y9?  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 !C]0l  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 klm
RU@D  
7.8 添加一个新的轮廓 111 %C^U?m`  
7.9 创建上方的线性波导 112 b+bgGLo  
8 各向异性BPM 115 t}n:!v"|+O  
8.1 定义材料 116 gVO<W.?  
8.2 创建轮廓 117 dtD)VNkBZ  
8.3 定义布局设置 118 N/IDj2C4  
8.4 创建线性波导 120 ^Tgu]t  
8.5 设置模拟参数 121 wQ]!Y?I  
8.6 预览介电常数分量 122 3 (Bd`=9  
8.7 创建输入面 123 6g06s @kz  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 {>$i)B  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 =m]|C1x  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 pxy=edd  
9.2 定义布局设置 130 T
JjcX?:(  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 //
T1e7)  
9.4 编辑输入平面 132 E:'TZ
4Z  
9.5 设置模拟参数 134 O75^(keW  
9.6 运行模拟 135 E_k<EQ%r  
10 电光调制器 138 mux_S2x9m\  
10.1 定义电解质材料 139 sx7;G^93  
10.2 定义电极材料 140 {8`V5:  
10.3 定义轮廓 141 oRH]67(Z  
10.4 绘制波导 144 Z&BJ/qk \-  
10.5 绘制电极 147 

fP<Tvf  
10.6 静电模拟 149 2 u:w  
10.7 电光模拟 151 BSU%.tmI  
11 折射率(RI)扫描 155  &ig6\&1  
11.1 定义材料和通道 155 1o5n1 A  
11.2 定义布局设置 157 j_YpkKhen  
11.3 绘制线性波导 160 D&0y0lxI@  
11.4 插入输入面 160 2GB)K?1M  
11.5 创建脚本 161 ixc~DV+@[  
11.6 运行模拟 163 \o}m]v i  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 $d\]s]}`  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 =LLix . >  
12.1 定义材料 165 )*6]m1  
12.2 创建参考轮廓 166 XL SYE   
12.3 定义布局设置 166 qI (<5Wxl  
12.4 用户自定义轮廓 167 W\f u0^  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ,n)f=q*%  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 W>[0u3  
13.1 定义材料 173 b/^i  
13.2 创建钛扩散轮廓 173  M18<d1*  
13.3 定义晶圆 174 a@+n  
13.4 创建器件 175 9Q)9*nHe  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ^&^~LKl~  
13.6 定义电极区域 178 ).IB{+  
F<R+]M:fa  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 [3KP@'52k  
13.8 运行模拟 182 ^xz*%2@  
13.9 创建脚本 184 BF >678h  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 UqsJ44QEZ  
14.1 理论背景 186 b{X,0a{*  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 W#^W1j>_G  
14.3 生成脚本数据 190 E(%_aFx>/  
14.4 导出散射数据 193  Y7q=]  
14.5 创建臂 194 X1LwIa>  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 cviPCjM  
14.7 加载两个臂的文件 200 e$ pXnMx7  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Ep }{m<8c  
14.9 连接元件 202 J*I G]2'H  
14.10 运行模拟 203 n*yVfI  
14.11 创建图以查看结果 204 k+nfW]UNF  
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