[产品]光波导——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 @s cn ?t  
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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。 5,##p"O(  
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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。 )Sb-e(sl  
Z!~_#_Ugl  
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。 w(aj'i  
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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。 2wB*c9~  
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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。 89^g$ ac  
Qs za,09  
《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 fX 1%I  
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目 录 EjFpQ|-L|  
1 入门指南 4 ]s0wJD=  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 #<"od'{U  
1.2 OptiBPM简介 5 PNo:[9`S;m  
1.3 光波导介绍 8 iTq&h=
(n  
1.4 快速入门 8 o*/;Zp==  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Jh=.}FXnjL  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 9/e>%1.  
2.2 定义布局设置 29 M0xhcU_  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 p*42 @1,  
2.4 插入input plane 35 og35Vs0  
2.5 运行模拟 39
Vdxo  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 
OM1{-W  
3 创建一个单弯曲器件 44 dWkQ NFKF  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ]58~b%s  
3.2 定义布局设置 45 r'#!w3*Cy  
3.3 创建一个弧形波导 46 ,)*[Xa_n  
3.4 插入入射面 49 jQm~F`z  
3.5 选择输出数据文件 53 aV|VC$  
3.6 运行模拟 54 OYt_i'Q  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 \RR` F .7  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 K/Yeh<_&  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Z
3c\}HLY  
4.2 定义布局设置 61 -hW>1s<  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 UakVmVN/P  
4.4 插入输入面 62 qOy(dG g  
4.5 运行模拟 63 }"WovU{*s  
4.6 预览最大值 65 %.f%Q?P  
4.7 绘制波导 69 ElpZzGj+  
4.8 指定输出波导的路径 69 %La7);SeY  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 %G2g @2  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 $t^Td
<  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 0nCiN;sA  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 H $Az,-P  
5.1 定义波导材料 75 *5oQZ".vA*  
5.2 定义布局设置 76 n:wAxU  
5.3 创建波导 76 Gr&e]M[l  
5.4 修改输入平面 77 >Tl/3{V  
5.5 指定波导的路径 78 xS%
&l)dT  
5.6 运行模拟 79 'D`lVUB  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 zLe(#8G  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ~D}fy  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 QOUyD;0IW  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 v&;JVai  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 <)a$5"AP  
6.2 定义布局结构 89 Uaux0W  
6.3 绘制并定位波导 91 ktynI
N  
6.4 生成布局脚本 95 QnBWZUI  
6.5 插入和编辑输入面 97 4Ol1T(J#  
6.6 运行模拟 98 k3t]lGp  
6.7 修改布局脚本 100 J`0dF<<{[y  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [Q8Wy/o Q  
7 应用预定义扩散过程 104 +{=U!}3|  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 >f
Hu  
7.2 定义布局设置 106 !m~r0M7  
7.3 设计波导 107 *2-b&PQR{  
7.4 设置模拟参数 108 +ug2p;<B  
7.5 运行模拟 110 cy!P!t,@  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 9]
ZfSn)  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 W0mvwYON[  
7.8 添加一个新的轮廓 111 e<=Nd,v4;  
7.9 创建上方的线性波导 112 VByA6^JR  
8 各向异性BPM 115 &F#eYEuy  
8.1 定义材料 116 XX90Is  
8.2 创建轮廓 117 BjPU@rS.U  
8.3 定义布局设置 118 r ^*D8  
8.4 创建线性波导 120 7_Te-i  
8.5 设置模拟参数 121 QR(;a:  
8.6 预览介电常数分量 122 xbw;s}B  
8.7 创建输入面 123 Q.jThP`p  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 73S N\  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Q6URaw#Yt`  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 GY@:[u.&  
9.2 定义布局设置 130 Y=Ic<WHR  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 WQN`y>1#@_  
9.4 编辑输入平面 132 W+8s>  
9.5 设置模拟参数 134 l?_Fy_fBt  
9.6 运行模拟 135 tj*0Y-F~  
10 电光调制器 138 N$t<&5+  
10.1 定义电解质材料 139 L1G)/Vkw  
10.2 定义电极材料 140 V>obMr^5  
10.3 定义轮廓 141 *PFQ  
10.4 绘制波导 144 AZik:C"Q  
10.5 绘制电极 147 fD\Fq'29{  
10.6 静电模拟 149 t OJyj49^a  
10.7 电光模拟 151 bFL2NH5  
11 折射率(RI)扫描 155 0Ba]Zo Z  
11.1 定义材料和通道 155 N8kNi4$mp=  
11.2 定义布局设置 157 iyR"O1]  
11.3 绘制线性波导 160 Hq gg*4#  
11.4 插入输入面 160 -~JYfj@  
11.5 创建脚本 161 CGK]i.N  
11.6 运行模拟 163 -~(d_  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Z 1wtOL  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 OJA_OqVp$K  
12.1 定义材料 165 !fe_w5S^  
12.2 创建参考轮廓 166 #1*7eANfr  
12.3 定义布局设置 166 0:I<TJ~P  
12.4 用户自定义轮廓 167 P'}B5I~  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 EBL-+%J8  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 3'i(wI~
<[  
13.1 定义材料 173 X
}x\n\Z  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 h0dZr-c  
13.3 定义晶圆 174 E8nj_^Z  
13.4 创建器件 175 >)diXe}j  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 }!Pty25j  
13.6 定义电极区域 178 gxUa-R  
)/Eu=+d  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 2T?Y  
13.8 运行模拟 182 ^\`a-l^  
13.9 创建脚本 184 +%klS `_  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 z6B#F<h  
14.1 理论背景 186 (G{S*+  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 D{y7[#$h$  
14.3 生成脚本数据 190 [iO8R-N8d  
14.4 导出散射数据 193 o6~JAvw  
14.5 创建臂 194 0nkC%j  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 I#;dS!W"'  
14.7 加载两个臂的文件 200 [~\]<;;\  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 yw7
(!1j=  
14.9 连接元件 202 kc=Z6(=  
14.10 运行模拟 203 ~G=E Q]a
  
14.11 创建图以查看结果 204 eYlI};