[技术]《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 re2Fv:4{  
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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。 gA|!$EAM  
Pi^ECSzQu[  
OptiBPM是基于光束传输算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM）来模拟光通过任意波导介质（各向同性与各向异性）。并可使用合适的数值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，来进行计算，计算过程中可以使用合适的边界条件，如TBC和PML边界条件，以完成整个波导结构的仿真和分析，获得任意位置处的电磁场分布。 ,$ho2R),Fn  
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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。 | 3hT{  
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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。 Q;d+]xj  
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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。 @|jKO5Y  
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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 V7Vbl?*n  
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目 录 d"QM;9  
1 入门指南 4 YMd&To0s  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ^\Ue7,H-  
1.2 OptiBPM简介 5
5#N"WHz!  
1.3 光波导介绍 8 .YnP%
X=  
1.4 快速入门 8 %N?W]vbra  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 c%6 @ z  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 /\oyPD`((  
2.2 定义布局设置 29 :G6 xJlE|  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 _>Pe]3  
2.4 插入input plane 35 @ ~0G$  
2.5 运行模拟 39 i`ZHjW~`  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 )l 4>=y  
3 创建一个单弯曲器件 44 }+QhW]nO{F  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 E#&c]9QM75  
3.2 定义布局设置 45 troy^H  
3.3 创建一个弧形波导 46 [E..VesrM  
3.4 插入入射面 49 r7wx?{~ 28  
3.5 选择输出数据文件 53 :"y7Weh  
3.6 运行模拟 54 k=d%.kg  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 hhh: rmEZl  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ozxK?AMgG  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ?*MV ^IY  
4.2 定义布局设置 61 It!.*wp  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 I1}{~@  
4.4 插入输入面 62 y[
rB"  
4.5 运行模拟 63 zei9,^ C  
4.6 预览最大值 65 pyb}ha  
4.7 绘制波导 69 2)j#O  
4.8 指定输出波导的路径 69 $'I$n  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 l5N\>q  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 FclSuQWti  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 {bq-: CZe  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 JNA}EY^2I.  
5.1 定义波导材料 75 3<.j`JB@&  
5.2 定义布局设置 76 >i#_)th"U!  
5.3 创建波导 76 ,h)T
(  
5.4 修改输入平面 77 _-yF9g"I  
5.5 指定波导的路径 78 p
6k'Q  
5.6 运行模拟 79 \]e w@C  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 odT7G
q  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 k;Ny%%5  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 tEs[zo+DR-  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 FOnA;5Aa  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 r :MaAT<  
6.2 定义布局结构 89 PAWr1]DI  
6.3 绘制并定位波导 91 #*aGzF  
6.4 生成布局脚本 95 ~[/c'3+4qn  
6.5 插入和编辑输入面 97 y2hFUq
  
6.6 运行模拟 98 nJ0eZBgB]  
6.7 修改布局脚本 100 `0WA!(W  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ~FrkLP  
7 应用预定义扩散过程 104 :g:h 0'G  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 t>|N4o
 
7.2 定义布局设置 106 IqJ=\  
7.3 设计波导 107 L-:L= snO  
7.4 设置模拟参数 108 Z.OrHg1  
7.5 运行模拟 110 VKJ~ZIO@A  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 |l\/ {F  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 c]v3dHE_h  
7.8 添加一个新的轮廓 111 v.&*z48  
7.9 创建上方的线性波导 112 Vwg|?sG_  
8 各向异性BPM 115 (G
Orfr  
8.1 定义材料 116 iwx0V  
8.2 创建轮廓 117  KGwL09)  
8.3 定义布局设置 118 W%ZU& YBc  
8.4 创建线性波导 120 6
e-h;ylS  
8.5 设置模拟参数 121 .wOLi Ms  
8.6 预览介电常数分量 122 2*DS_=6o  
8.7 创建输入面 123 &UH z  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 x
9 L\"  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
!td.ks0  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 RKb3=}
*C  
9.2 定义布局设置 130 :=7;P)  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 TUYl><F5v=  
9.4 编辑输入平面 132 zk~rKQ,  
9.5 设置模拟参数 134 *K)53QKlE  
9.6 运行模拟 135 qinQ5t
  
10 电光调制器 138 T>o# *{qn  
10.1 定义电解质材料 139 ~7lvY+k)<  
10.2 定义电极材料 140 U4pvQE.m<  
10.3 定义轮廓 141 S.>9tV2Ca  
10.4 绘制波导 144 BV:,bS  
10.5 绘制电极 147 I<
-"J^2  
10.6 静电模拟 149 f TtMmz  
10.7 电光模拟 151 'J2P3t  
11 折射率(RI)扫描 155 oob0^}^  
11.1 定义材料和通道 155 H;L&G|[  
11.2 定义布局设置 157 p5BcDYOw`  
11.3 绘制线性波导 160 $^ 3 f}IzA  
11.4 插入输入面 160 jd'R2e  
11.5 创建脚本 161 \./2Qc,  
11.6 运行模拟 163 Ik)Q0_<a  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 7[ji,.7  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 h2<$L  
12.1 定义材料 165 KrzM]x  
12.2 创建参考轮廓 166 LvdMx]*SSr  
12.3 定义布局设置 166 go5!zSs  
12.4 用户自定义轮廓 167 ,' B=eY,  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ajr8tp'  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 xb>+~59:  
13.1 定义材料 173 zb$U'D_-f  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 /Qy0vAvJ  
13.3 定义晶圆 174 + k:?;ZG  
13.4 创建器件 175 UkKpSL}Q2  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 x N)Ck76  
13.6 定义电极区域 178 H0 t1& :  
{D< ?.'  
[table=772][tr][td][table=712,#ffffff,,0][tr][td] GK+w1%6)  
13.7 定义输入平面和模拟参数 18213.8 运行模拟 182 +=4b5*+qG  
13.9 创建脚本 18414 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 }X-ggO,  
14.1 理论背景 18614.2 波导Vertical Offset位置设置 189 KG@hjO  
14.3 生成脚本数据 19014.4 导出散射数据 193 ^lj>v}4fkW  
14.5 创建臂 19414.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 WkE;tC*  
14.7 加载两个臂的文件 20014.8 在OptiSystem内完成布局 201 f0+  
14.9 连接元件 20214.10 运行模拟 203 2t<CAKBB  
14.11 创建图以查看结果 204 IZLX[
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