[产品]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 x@/!H<y  
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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。 dCinbAQ  
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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。 WA<~M)rb  
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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。 H;v*/~zl  
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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。 g,.iM8  
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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。 _H-Lt{k  
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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 ^*ZO@GNL  
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目 录 KjhOz%Yt[o  
1 入门指南 4 a^,Xm(Wb}  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ETm
fy}V8  
1.2 OptiBPM简介 5 i# QI}r  
1.3 光波导介绍 8 Er{yQIi0L  
1.4 快速入门 8 j_k!9"bt  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 x]F:~(P  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 # TvY*D,  
2.2 定义布局设置 29 m~2PpO  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 gI[xOK#  
2.4 插入input plane 35 &L_(
yJ~-  
2.5 运行模拟 39 z+;+c$X  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 /:B!hvpw  
3 创建一个单弯曲器件 44 /WfpA\4S  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 tY
VmB:l  
3.2 定义布局设置 45 SoCa_9*X  
3.3 创建一个弧形波导 46 d^w6_  
3.4 插入入射面 49 /CH*5w)1   
3.5 选择输出数据文件 53 Z/O5Dear/h  
3.6 运行模拟 54 Z[ys>\_To  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 aCQAh[T  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 oh|Q&R  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 o4U9jU4<"  
4.2 定义布局设置 61 wPyfn
e?~,  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 c!b4Y4eJ  
4.4 插入输入面 62 |SCO9,Fs  
4.5 运行模拟 63 8^kw  
4.6 预览最大值 65 4v Ug:'DM  
4.7 绘制波导 69 ?8pRRzV$  
4.8 指定输出波导的路径 69 J#MUtpPdQ  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 $vx]\` ^  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 uq'T:
d  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 H}`}qu #~V  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 N_wB  
5.1 定义波导材料 75 SIVzc Hm  
5.2 定义布局设置 76 r"c<15g2'  
5.3 创建波导 76 Ubv<3syR'  
5.4 修改输入平面 77 n{aD4&  
5.5 指定波导的路径 78 kyMWO*>|  
5.6 运行模拟 79 z`XX[9$qm  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Rjt]^gb!*  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 `5:b=^'D/  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ibha`  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 yHe%
e1  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 "5,'K~hz  
6.2 定义布局结构 89 x:4:G(  
6.3 绘制并定位波导 91 ]sB-}n)  
6.4 生成布局脚本 95 5NHNnDhuL  
6.5 插入和编辑输入面 97 bu$YW'  
6.6 运行模拟 98 E&9BeU a#  
6.7 修改布局脚本 100 VBo=*gn,$  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 q-}qrg  
7 应用预定义扩散过程 104 B^nE^"b  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 d#NG]V/   
7.2 定义布局设置 106 ^\KZE|^3@  
7.3 设计波导 107 WS6'R   
7.4 设置模拟参数 108 j"1#n? 0  
7.5 运行模拟 110 <*oTVl4fS  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 QY|Rz(;m  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 >cJfD9-<h  
7.8 添加一个新的轮廓 111 6fY-DqF!  
7.9 创建上方的线性波导 112 0o7*5| T4  
8 各向异性BPM 115 c&X2k\  
8.1 定义材料 116 ozB2L\D7  
8.2 创建轮廓 117 8#L V oR  
8.3 定义布局设置 118 ZW7z[,tk<.  
8.4 创建线性波导 120 ~>SqJ&-moo  
8.5 设置模拟参数 121 RzhAXI=  
8.6 预览介电常数分量 122 ~HBQQt  
8.7 创建输入面 123 ZD~ra7  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 :J6 xYy$  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 FLUvFD  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 (X zy~l<  
9.2 定义布局设置 130 maTQ0G
X  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 zi%Ql|zI~  
9.4 编辑输入平面 132 {#y~ Qk;T  
9.5 设置模拟参数 134 Dk%+|c  
9.6 运行模拟 135 /xq^]0xy  
10 电光调制器 138 37<^Oly!  
10.1 定义电解质材料 139 *be"$Q  
10.2 定义电极材料 140 h>k[  
10.3 定义轮廓 141 XSHK7vpMf  
10.4 绘制波导 144 '-X[T}  
10.5 绘制电极 147 SFJ"(ey$  
10.6 静电模拟 149 y90wLU9f  
10.7 电光模拟 151 C2 4"H|D  
11 折射率(RI)扫描 155 ANWfRtiU#  
11.1 定义材料和通道 155 g|TWoRx:  
11.2 定义布局设置 157 g^I?u$&E  
11.3 绘制线性波导 160 :_k5[KT.]9  
11.4 插入输入面 160 Y#[xX2z9  
11.5 创建脚本 161 m941 Y  
11.6 运行模拟 163 *q
;u%; 4  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 -kzp>=  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 q{Ao j  
12.1 定义材料 165 9$f%  
12.2 创建参考轮廓 166 ij5|P4Eka  
12.3 定义布局设置 166 4ibOVBG:*,  
12.4 用户自定义轮廓 167 fDjJdRS"  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ;&c9!LfP  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 (h"-#q8$  
13.1 定义材料 173 UMUG~P&@  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 G,!{Q''w  
13.3 定义晶圆 174 \&/V p`  
13.4 创建器件 175 'pj*6t1~  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 @)XR  
13.6 定义电极区域 178
SwE bVwB  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 C <Pd_&  
13.8 运行模拟 182 (}m2}  
13.9 创建脚本 184 XFSHl[uS1  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 =O%'qUj`q  
14.1 理论背景 186 IFsh"i  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 a(IUAh*mO  
14.3 生成脚本数据 190 @d|3c7` A  
14.4 导出散射数据 193 Gv&%cq1  
14.5 创建臂 194 dWTc3@xd  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 J4%"38l  
14.7 加载两个臂的文件 200 6t=)1T  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 RiG]-K:  
14.9 连接元件 202 #(}'G*  
14.10 运行模拟 203 4s9qQ8?  
14.11 创建图以查看结果 204 GC`/\~TM  
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