[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。 4:WN-[xX  
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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。 OLg=kF[[  
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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。 AT+7!UGL  
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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。 rI23e[  
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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。 W^v3pH-y#  
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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 &>,c..Ke  
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目 录 INt]OPD  
1 入门指南 4 W"MwpV  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 gE;r;#Jt4  
1.2 OptiBPM简介 5 `v) :|Q  
1.3 光波导介绍 8 }]V
FLBl`w  
1.4 快速入门 8 K8,Q^!5]"  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ]6#bp,  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 VI_8r5o  
2.2 定义布局设置 29 @A?Ss8p'  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 -q'G]}  
2.4 插入input plane 35 J$"3w,O6+U  
2.5 运行模拟 39 ny'?Hl'Q  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 j%%& G$Tfu  
3 创建一个单弯曲器件 44 p(vmMWR!  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 QmxI;l  
3.2 定义布局设置 45 $z[FL=h)?+  
3.3 创建一个弧形波导 46 JiH^N!  
3.4 插入入射面 49 {^(h*zxn  
3.5 选择输出数据文件 53 0[E}[{t`  
3.6 运行模拟 54 &pCa{p  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 zp.-=)D4e  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 +xYU$e6Z  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 d%?$
UnQ  
4.2 定义布局设置 61 N5K\h}'%  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 'ip2|UG  
4.4 插入输入面 62 rlMahY"C  
4.5 运行模拟 63 Q^trKw~XNy  
4.6 预览最大值 65
'/O >#1  
4.7 绘制波导 69 L/*D5k%J  
4.8 指定输出波导的路径 69 /hF@Xh%hY  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 w&F.LiX^  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ;8Qx~:c  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
}%)]b*3  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
mZ_643|  
5.1 定义波导材料 75 q#
C;i
K4  
5.2 定义布局设置 76 6~b)Hc/  
5.3 创建波导 76 t nvCtuaR  
5.4 修改输入平面 77 T@H<Fm_  
5.5 指定波导的路径 78 X5_T?  
5.6 运行模拟 79 XiW~? *Z  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 "Sb<"$:  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ,uoK'_  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ! mb<z^>5  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 xw
Si.~.  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 0#y i5U  
6.2 定义布局结构 89 , ;$SRQ.  
6.3 绘制并定位波导 91 y?Cq{(  
6.4 生成布局脚本 95 XU5GmGu_+  
6.5 插入和编辑输入面 97 (ay((|)  
6.6 运行模拟 98 [ikW3 '99,  
6.7 修改布局脚本 100 &9OnN<mT1  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 P!xN]or]u  
7 应用预定义扩散过程 104 $Cnv]1%  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 y?P4EVknM3  
7.2 定义布局设置 106 )i/x%^ca$  
7.3 设计波导 107 }kZ)|/]kn  
7.4 设置模拟参数 108 GtLnh~)  
7.5 运行模拟 110 ihp>cl?  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 EBMZ7b-7  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 }Gf9.ACQ  
7.8 添加一个新的轮廓 111 %LjhK,'h  
7.9 创建上方的线性波导 112 s:zz8oN  
8 各向异性BPM 115 sD=iHO Am  
8.1 定义材料 116 5c ($~EFr  
8.2 创建轮廓 117 $97EeE:{M  
8.3 定义布局设置 118 9M;k(B!  
8.4 创建线性波导 120 :meq4!g{1  
8.5 设置模拟参数 121 Vw";< <0HZ  
8.6 预览介电常数分量 122 9.>he+  
8.7 创建输入面 123 PblO?@~O  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 i87+9X  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]@A31P4t|  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 irooFR[L9  
9.2 定义布局设置 130 \AY*x=PF  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 I?OnEw  
9.4 编辑输入平面 132 HDQH7Bs  
9.5 设置模拟参数 134 'U*Kb  
9.6 运行模拟 135 y^}00Z+l  
10 电光调制器 138 N$! Vm(S  
10.1 定义电解质材料 139 uRnSwJ"hE  
10.2 定义电极材料 140 IA~wmOF  
10.3 定义轮廓 141 }@TtX\7(D  
10.4 绘制波导 144 gJY
X  
10.5 绘制电极 147 Jty/gjK+  
10.6 静电模拟 149  %Z-B{I(  
10.7 电光模拟 151 5pz(6gA  
11 折射率(RI)扫描 155 3?r?)$Jk  
11.1 定义材料和通道 155 oi\e[qE  
11.2 定义布局设置 157 q[
5&  
11.3 绘制线性波导 160 Dssecc'  
11.4 插入输入面 160 mw flx8  
11.5 创建脚本 161 4fL/,j/^  
11.6 运行模拟 163 cr>"LAi  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 O Ce;8^  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #,;X2%c  
12.1 定义材料 165 h e1=  
12.2 创建参考轮廓 166 &BE'~G  
12.3 定义布局设置 166 js F96X{  
12.4 用户自定义轮廓 167 M]uO%2  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 b |JM4jgK  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 VQ/Jz5^  
13.1 定义材料 173 !cA4erBP  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 kpx2e2C|  
13.3 定义晶圆 174 4n}^1eQ9  
13.4 创建器件 175 Rdl^-\BV  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 &pN/+,0E  
13.6 定义电极区域 178 ~@ML>z7  
(4"Azo*~![  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 n]a/nv  
13.8 运行模拟 182 hWAZP=H  
13.9 创建脚本 184 Q|Go7MQZ@k  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 [fIElH<  
14.1 理论背景 186 Av,E|C  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 $zD}hO9  
14.3 生成脚本数据 190 ~O~R,h>  
14.4 导出散射数据 193 ES9|e
o6  
14.5 创建臂 194 :M9 E  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ,#hx%$f}d  
14.7 加载两个臂的文件 200 5o2|QL  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 {i|$^A3  
14.9 连接元件 202 <69Uq8GI  
14.10 运行模拟 203 1zWEK]2.R  
14.11 创建图以查看结果 204 0k6S`e9gI  
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