[产品]波导光通信——《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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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。 8(&C0_yD  
C{+~x@  
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。 o^_z+JFwb  
TQYud'u/  
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。 8h-6;x^^  
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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。 kXv -B-wOj  
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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。 q'{E $V)E  
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 ;nSaZ$`5  
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目 录 rOH8W  
1 入门指南 4 A10/"Ec<u  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 Q]7r?nEEhW  
1.2 OptiBPM简介 5 6BNOF66kH  
1.3 光波导介绍 8 ,8EeSnI  
1.4 快速入门 8 W<v?D6dFq  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 - C8h$P  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 n%@xnB$ZX  
2.2 定义布局设置 29 }Geip@Ot  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 "k5 C?~  
2.4 插入input plane 35 *#dXW\8qu  
2.5 运行模拟 39 # 1I<qK  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 u!X[xe;  
3 创建一个单弯曲器件 44 _9""3O  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 y}
nM'$p  
3.2 定义布局设置 45 (m~MyT#S  
3.3 创建一个弧形波导 46 ] E`J5o}op  
3.4 插入入射面 49 ,7k)cNstW  
3.5 选择输出数据文件 53 [Gy
sx  
3.6 运行模拟 54 h}rrsVj3  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 X62z>mM  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 V'\4sPt  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 N{ ;{<C9Z  
4.2 定义布局设置 61 s%;18V:pi  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 5|
&Sg}_  
4.4 插入输入面 62 nD!C9G#oS  
4.5 运行模拟 63 C`7HC2Is  
4.6 预览最大值 65 J4xt!RW!  
4.7 绘制波导 69 o#Rao#bD:  
4.8 指定输出波导的路径 69 $Y)|&,  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 <iv9Mg
}  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ZXe[>H  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 H\8.T:>  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 1 NLawi6  
5.1 定义波导材料 75 )6^b\`  
5.2 定义布局设置 76 p"JITH:G  
5.3 创建波导 76 V=Qvw
QlZ  
5.4 修改输入平面 77
u;J9aKD  
5.5 指定波导的路径 78 &3S;5{7_e  
5.6 运行模拟 79 bP(V#6IJ8  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 u
Wvl<{2  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 9O~1o?ni  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Z;SRW92@  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 DV]Kd 7  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 SL>>]A,E<`  
6.2 定义布局结构 89 R-bICGSE  
6.3 绘制并定位波导 91 X*}S(9cg\i  
6.4 生成布局脚本 95 -GH#nF3G  
6.5 插入和编辑输入面 97 qeH#c=DQ  
6.6 运行模拟 98 Vy&F{T;$  
6.7 修改布局脚本 100 /QD}_lh;,  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 1h"0B  
7 应用预定义扩散过程 104 X7Cou6r  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 X}h{xl
 
7.2 定义布局设置 106 MoO jM&9  
7.3 设计波导 107 LHR%dt|M  
7.4 设置模拟参数 108 HOtays,#<}  
7.5 运行模拟 110 ^5QSV\X  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ]'DtuT?Z  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 nu4GK}xI  
7.8 添加一个新的轮廓 111 /!d,f4n  
7.9 创建上方的线性波导 112 x]Q+M2g?  
8 各向异性BPM 115 |o|0qG@g  
8.1 定义材料 116 ~|R"GloUw  
8.2 创建轮廓 117 S'B7C>i`#N  
8.3 定义布局设置 118 3,S5>~R=  
8.4 创建线性波导 120 v
=iz*2+X  
8.5 设置模拟参数 121 n[AJ'A{  
8.6 预览介电常数分量 122 AbcmI*y  
8.7 创建输入面 123 8mV`|2>  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 oIQor%z  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 O9:vPbn  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 e J2wK3R  
9.2 定义布局设置 130 =/Vr,y$  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 P=(\3ok  
9.4 编辑输入平面 132 Gk'J'9*  
9.5 设置模拟参数 134 w!8h4U. ;  
9.6 运行模拟 135 r6*0H/*  
10 电光调制器 138 )7*Apy==x  
10.1 定义电解质材料 139 ~?+Jt3?,  
10.2 定义电极材料 140 _lu.@IX-  
10.3 定义轮廓 141 Q0Dw2>~_K  
10.4 绘制波导 144 P_lk40X  
10.5 绘制电极 147 y=G  
10.6 静电模拟 149 L`yS'  
10.7 电光模拟 151 *"q~z  
11 折射率(RI)扫描 155 )xT_RBR  
11.1 定义材料和通道 155 q@r8V&-<  
11.2 定义布局设置 157 hXmW,+1  
11.3 绘制线性波导 160 ;UArDwH  
11.4 插入输入面 160 M5[AA/@  
11.5 创建脚本 161 +c+#InsY  
11.6 运行模拟 163 $l0^2o=  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 h8$lDFo  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ){5$8  
12.1 定义材料 165 /c]I|$v  
12.2 创建参考轮廓 166 &NB[:S=  
12.3 定义布局设置 166 CQ"5bnR  
12.4 用户自定义轮廓 167 pV<18CaJ  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 maXQG&.F  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 P0 hC4Sxf  
13.1 定义材料 173 6]CY[qEaR$  
13.2 创建钛扩散轮廓 173
HwiG~'Ah9  
13.3 定义晶圆 174 $l7 <j_C  
13.4 创建器件 175 EX|Wd|aK  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177  G\ru%  
13.6 定义电极区域 178 }Q/xBC)  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] 4B^f"6'  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 )Uo)3FAn
 
13.8 运行模拟 182 #e{l:!uS\  
13.9 创建脚本 184 "N D1$
l  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 #9
2MI#|n9  
14.1 理论背景 186 }9:d(B9;  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 gR?=z}`@p  
14.3 生成脚本数据 190 9p9:nx\  
14.4 导出散射数据 193 .ie\3q)  
14.5 创建臂 194 b:+.Y$%F-  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 H+;>>|+:~  
14.7 加载两个臂的文件 200 yAW%y  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 3K_
J"B*7  
14.9 连接元件 202 m!tB;:6  
14.10 运行模拟 203 C8e{9CF  
14.11 创建图以查看结果 204 OU/PB  
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