[产品]光波导——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 @^`5;JiUk  
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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。 BT(G9Pj;  
Xm6M s<z6  
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。 Y'y$k  
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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。 Xg;q\GS/<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。 t5QGXj  
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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。 kEg~yN  
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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 `U
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目 录 ~5Rh7   
1 入门指南 4 bL5dCQxty  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 &0mhO+g
 
1.2 OptiBPM简介 5 .\)p3pC)  
1.3 光波导介绍 8 XB%`5wwd  
1.4 快速入门 8 JM*rPzp  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 'eoI~*}3WQ  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 h#8{fr)6  
2.2 定义布局设置 29 \)PS&Y8n  
2.3 创建一个MMI耦合器 31
sk. rJ  
2.4 插入input plane 35 VE/~tT;  
2.5 运行模拟 39 Bc#6mO-  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 T f^O(  
3 创建一个单弯曲器件 44 YGLR%PYv"  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 4W+nSv  
3.2 定义布局设置 45 y)Lyo'`  
3.3 创建一个弧形波导 46 /h@rLJ)o>  
3.4 插入入射面 49 Rh7=,=u  
3.5 选择输出数据文件 53 >2)!w  
3.6 运行模拟 54 I3?:KVa  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 sQT,@'"  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 3*b!]^d:D  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 < YuI}d~'  
4.2 定义布局设置 61 !Jo.Un7  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 UmQ'=@^kR  
4.4 插入输入面 62 wT\dzp>/  
4.5 运行模拟 63 .LNqU#a  
4.6 预览最大值 65 q}5&B=2pM  
4.7 绘制波导 69 [g*]u3s  
4.8 指定输出波导的路径 69 @aGS~^Uh  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Q_a%$a.rV  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ?rV c}  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 fKT(.VNq5  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Z8Clm:S  
5.1 定义波导材料 75 i@d@~M7/  
5.2 定义布局设置 76 %K]nX#.B&  
5.3 创建波导 76 FdJC@Y-#uA  
5.4 修改输入平面 77 ?)5M3lV3k  
5.5 指定波导的路径 78 |m7`:~ow  
5.6 运行模拟 79 RwwX;I"o%  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Qod2m$>wp}  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 QfM*K.7Sl  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 E0S[TEDa]  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
]# T9v06w  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 )uyh  
6.2 定义布局结构 89 Wkv**X}  
6.3 绘制并定位波导 91 I!Za2?  
6.4 生成布局脚本 95 IN]bAd8"  
6.5 插入和编辑输入面 97 )O%lh 8fI  
6.6 运行模拟 98 )+9D$m=P;  
6.7 修改布局脚本 100 9P)
<CD0  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 )u&_}6z  
7 应用预定义扩散过程 104 Bf88f<Z  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 PX'I:B]x*  
7.2 定义布局设置 106 +e"}"]n  
7.3 设计波导 107 Vd^`Hv&i  
7.4 设置模拟参数 108 p:ST$1 K  
7.5 运行模拟 110 cw<DM%p  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 :<IW'  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 49Ue2=PP#  
7.8 添加一个新的轮廓 111 "WYcw\@U  
7.9 创建上方的线性波导 112 jIc;jjAF  
8 各向异性BPM 115 IJXH_H_%*  
8.1 定义材料 116 c\4n7m,y  
8.2 创建轮廓 117 C127he  
8.3 定义布局设置 118 k*c:%vC!  
8.4 创建线性波导 120 1,`x1dcO!A  
8.5 设置模拟参数 121 @#H{nj Z  
8.6 预览介电常数分量 122 L{fP_DIa  
8.7 创建输入面 123 .Na>BR\F  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 3]Lk}0atpL  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 8h20*@wSN  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128

_zmx
  
9.2 定义布局设置 130 O\KAvoQ%s  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 FvI`S>  
9.4 编辑输入平面 132 lE|T'?/  
9.5 设置模拟参数 134 }\DQxHG  
9.6 运行模拟 135 v,i:vT\~  
10 电光调制器 138 '7*=m^pc  
10.1 定义电解质材料 139 'HcDl@E  
10.2 定义电极材料 140 MthThsr7  
10.3 定义轮廓 141 fp![Pbms.  
10.4 绘制波导 144 M<~F>(wxA  
10.5 绘制电极 147 G[>-@9_b  
10.6 静电模拟 149 hy)RV=X  
10.7 电光模拟 151 #=.h:_9  
11 折射率(RI)扫描 155 'qd")  
11.1 定义材料和通道 155 Xp?Z;$r$  
11.2 定义布局设置 157 t+(CAP|,  
11.3 绘制线性波导 160 tl^[MLQa  
11.4 插入输入面 160 $^0YK|F  
11.5 创建脚本 161 +tN-X'u##  
11.6 运行模拟 163 `A^} X  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 YYvs~?bAy  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 z"O-d<U5  
12.1 定义材料 165 M{4_BQ4$  
12.2 创建参考轮廓 166 ]Ojt3)fB  
12.3 定义布局设置 166 x+TNF>%'D  
12.4 用户自定义轮廓 167 hW+Dko(s  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 j5)qF1W,  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
r#}Sy\  
13.1 定义材料 173 HYH!;  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 5Q}@Y3 i=  
13.3 定义晶圆 174 K/,lw~>  
13.4 创建器件 175 2Ls<OO  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 |5/[0V-vy  
13.6 定义电极区域 178 d#tUG~jc  
UK<"|2^sT  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 XN0Y#l  
13.8 运行模拟 182 yN o8R[M  
13.9 创建脚本 184 7@"
X~C  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 J@TM>R  
14.1 理论背景 186 N.`]D)57  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 W%W. +f  
14.3 生成脚本数据 190 G9[-|[j^N  
14.4 导出散射数据 193 ,{50zx2  
14.5 创建臂 194 )-{Qa\6(%  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 j&pgq2Kl  
14.7 加载两个臂的文件 200 mN*P2*  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ~z}au"k  
14.9 连接元件 202 F1=+<]!  
14.10 运行模拟 203 GT.^u#r  
14.11 创建图以查看结果 204 e`rY]X