[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。 EoutB Vm  
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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。 xkFa  
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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。 uq[5 om"  
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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。 c*\i%I#f2  
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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。 %|+aI?  
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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 @nwVl8  
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目 录 >|RoLV  
1 入门指南 4 Da)p%E>Q  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 0.+Eo.AX4M  
1.2 OptiBPM简介 5 vbJdhaf  
1.3 光波导介绍 8 #QsJr_=  
1.4 快速入门 8 xKBi".wA  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Kn$t_7AF^  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 5q@s6_"{  
2.2 定义布局设置 29 G)YmaHeI;[  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ncadVheKt  
2.4 插入input plane 35 Q1*_l  
2.5 运行模拟 39 ~rI2 RJ  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 lFf>z}eLy  
3 创建一个单弯曲器件 44 au19Q*r9  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 `0%;Gz%}  
3.2 定义布局设置 45 0x5\{f  
3.3 创建一个弧形波导 46 ).GM0-y  
3.4 插入入射面 49 Ie!">8."  
3.5 选择输出数据文件 53 :55a9d1bL  
3.6 运行模拟 54 A-m IWTa  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 eN5F@isy  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 %w>3Fwj`z  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 n&&C(#mBC  
4.2 定义布局设置 61 o1\N)%  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 \nyqW4nTm  
4.4 插入输入面 62 C8v  
4.5 运行模拟 63 .nEMd/pX  
4.6 预览最大值 65 @$kzes\  
4.7 绘制波导 69 S=kO9"RB]  
4.8 指定输出波导的路径 69 ;Q&9t  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 fup?Mg-  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 #ZPF&u"  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
/C'_-U?  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 6&<QjO  
5.1 定义波导材料 75 A`~?2LH,~F  
5.2 定义布局设置 76 #F3'<(j  
5.3 创建波导 76 N!<l~[rc  
5.4 修改输入平面 77 ,>qtnwvlHP  
5.5 指定波导的路径 78 z^*g2J,  
5.6 运行模拟 79 R-W.$
-rF  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 A>Qu`%g*  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 9MJ:]F5+  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 *1-0s*T  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 !S7?:MJ?p\  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 L~h:>I+pG  
6.2 定义布局结构 89 . WJ  
6.3 绘制并定位波导 91 "+{2!  
6.4 生成布局脚本 95 )gU:Up24|"  
6.5 插入和编辑输入面 97 {
=Ji2k0U'  
6.6 运行模拟 98 sqF.,A,  
6.7 修改布局脚本 100 =Gj~:|;$  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 pHoxw|'Y  
7 应用预定义扩散过程 104 |;aZi?Ek[  
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 Ad
a
P9h  
7.2 定义布局设置 106 je#LD  
7.3 设计波导 107 H
r]  
7.4 设置模拟参数 108 ]X7_ji(l,  
7.5 运行模拟 110 Q$:,N=%  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 iu{;|E  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 q~iEw#0-L  
7.8 添加一个新的轮廓 111 BuAzO>=  
7.9 创建上方的线性波导 112 F#Pn]  
8 各向异性BPM 115 GU1
c
Me  
8.1 定义材料 116 < fe.  
8.2 创建轮廓 117 dR>$vbjh1Z  
8.3 定义布局设置 118 U4Y)Jk  
8.4 创建线性波导 120 6 3PV R"  
8.5 设置模拟参数 121 J^DyhCs  
8.6 预览介电常数分量 122 n/BoK6g  
8.7 创建输入面 123 bx6=LK  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 e{4e<hd  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1PWi~1q{Q  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 )eSQce7H  
9.2 定义布局设置 130 DH$Nz  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Ln+.$ C  
9.4 编辑输入平面 132 I_?R(V[9  
9.5 设置模拟参数 134 #jxPh!%9  
9.6 运行模拟 135 l.;^w  
10 电光调制器 138 Je^;[^  
10.1 定义电解质材料 139 Mw+ l>92  
10.2 定义电极材料 140 Ps0<CUyI  
10.3 定义轮廓 141 'tQp&pj  
10.4 绘制波导 144 {pre|r\  
10.5 绘制电极 147 E)
p[^1WC  
10.6 静电模拟 149 K'E)?NW69  
10.7 电光模拟 151 wwR}h I(  
11 折射率(RI)扫描 155 X$t!g`  
11.1 定义材料和通道 155 A'u]z\&%c  
11.2 定义布局设置 157 c\szy&W  
11.3 绘制线性波导 160 !)J$f_88D  
11.4 插入输入面 160 I+^iOa  
11.5 创建脚本 161 ]H`pM9rC  
11.6 运行模拟 163 +uNMyVH  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 z~2;u5S&  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 A3q#,%  
12.1 定义材料 165 #4nBov3d  
12.2 创建参考轮廓 166 KxhWZ3  
12.3 定义布局设置 166 Mbly-l{|  
12.4 用户自定义轮廓 167 Y)GU{  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ,k@iNid  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 weGsjy(b]N  
13.1 定义材料 173 Z)3oiLmD  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 LZ(K{+U/  
13.3 定义晶圆 174  l]  
13.4 创建器件 175 3RlNEc%)  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 j@UE#I|h  
13.6 定义电极区域 178 *|6v
CR  
o~xGE6A*"  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 .M[t5I'\  
13.8 运行模拟 182 VGCd)&s  
13.9 创建脚本 184 BoARM{m  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 m("KLp8  
14.1 理论背景 186 )C0Iy.N-  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 u<Ch]m+  
14.3 生成脚本数据 190 "r@G V5ED  
14.4 导出散射数据 193 $.ctlWS8l{  
14.5 创建臂 194 olHmRJ  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 -Vmp6XY3q  
14.7 加载两个臂的文件 200 a=B $L6*4  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201  ME5M;bz(  
14.9 连接元件 202 79jnYjk  
14.10 运行模拟 203 Efpju(   
14.11 创建图以查看结果 204 BryD?/}P)M  
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