《OptiBPM入门教程》

0b{jox\!B   前  言 XM:BMd|   I/(U0`%   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。 JK!(\Ae.   __g?xw   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。 3'uXU<W!   t<v.rb   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。 !/p|~K   {?`rGJ{f   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。 LQ~|VRRX<   IH`Q=Pj   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。 C'I&<   SMZ*30i   《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 QGpj$ _b   上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 Y(Qb)>K   )Eozo4~   0 T`Qoo>u   目 录 !gkr?yhE   1 入门指南 4 }eLApFHEDg   1.1 OptiBPM安装及说明 4 3 `_/h' ~   1.2 OptiBPM简介 5  qraXAQ   1.3 光波导介绍 8 d#T5=5#   1.4 快速入门 8 No7-fX1B   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 J2 Dn   2.1 定义MMI耦合器材料 28 s&E,$|80   2.2 定义布局设置 29 }`w(sec:3   2.3 创建一个MMI耦合器 31 UCVYO. 9"   2.4 插入input plane 35 p6j-8ggL   2.5 运行模拟 39 I2/am8!u%   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Ar>B_*dr   3 创建一个单弯曲器件 44 @|:fm() <   3.1 定义一个单弯曲器件 44 \aJ>?    3.2 定义布局设置 45 .!4'Y}   3.3 创建一个弧形波导 46 ya2sS9^T[   3.4 插入入射面 49 .JKH=?~\   3.5 选择输出数据文件 53 P*"c!Dn   3.6 运行模拟 54 VrW]|jIu*   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 HAH\#WE   4 创建一个MMI星形耦合器 60 vGi<" Sn7   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 PY.HZ/#d   4.2 定义布局设置 61 Y7S1^'E 3   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 YW7w>}aW   4.4 插入输入面 62 #K^hKx9   4.5 运行模拟 63 5mAb9F8@   4.6 预览最大值 65 x;W!sO@$   4.7 绘制波导 69 3N >V sl   4.8 指定输出波导的路径 69 Qb^{ `   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ?eTZ>o.p/   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 @]Vcl"t   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ]pm/5|   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ;SXkPs3q   5.1 定义波导材料 75 2(d   5.2 定义布局设置 76 T}!9T!(HdF   5.3 创建波导 76 L!JC)p.   5.4 修改输入平面 77 `RY}g;   5.5 指定波导的路径 78 76T7<.S   5.6 运行模拟 79 ]ttF''lH   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 P'h39XoZ   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 |4DN2P   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 <J d!`$   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 l'l&Zqd   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 1V`-D8-?   6.2 定义布局结构 89 B\ 'rxbH   6.3 绘制并定位波导 91 |~ A*?6:@   6.4 生成布局脚本 95 ;X+0,K3c   6.5 插入和编辑输入面 97 :'r* 5EX   6.6 运行模拟 98 &7'=t6   6.7 修改布局脚本 100 ^X_ ;ZLg.   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 5%D`y|   7 应用预定义扩散过程 104 GipiO5)1C   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 y3j$?oM   7.2 定义布局设置 106 JA{kifu0+   7.3 设计波导 107 8T"L'{ggWB   7.4 设置模拟参数 108 X(Af`KOg[   7.5 运行模拟 110 y={ k7   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 f IV"U   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 UZ/LR   7.8 添加一个新的轮廓 111 $-DW+|p.?^   7.9 创建上方的线性波导 112 yPfx!9B   8 各向异性BPM 115 #N3*SE   8.1 定义材料 116 ]+G\1SN~   8.2 创建轮廓 117 #>_t[9;   8.3 定义布局设置 118 !ldE9 .   8.4 创建线性波导 120 H.?`90IQ   8.5 设置模拟参数 121 C2LG@iCIE   8.6 预览介电常数分量 122 ~7aD#`amU   8.7 创建输入面 123 CXn?~m&K   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 &=t~_ Dc   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 yVzV]&k   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ;|T|*0vY[   9.2 定义布局设置 130 +Q"s!\5   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 R)d_0Ng   9.4 编辑输入平面 132 5[\g87\   9.5 设置模拟参数 134 #l>r9Z71   9.6 运行模拟 135 <.g)?nj1   10 电光调制器 138 ^Zs^   10.1 定义电解质材料 139 =?L16mu1&   10.2 定义电极材料 140 MuO(%.H   10.3 定义轮廓 141 B_#M)d O   10.4 绘制波导 144 1V5N)ty   10.5 绘制电极 147 ^Zpz@T>m   10.6 静电模拟 149 E5gt_,j>   10.7 电光模拟 151 B$c'^ )   11 折射率(RI)扫描 155 4Tuh]5   11.1 定义材料和通道 155 6jMc|he   11.2 定义布局设置 157 Z3zD4-p$_   11.3 绘制线性波导 160 3I'7+?@@l   11.4 插入输入面 160 _0[s]   11.5 创建脚本 161 eOVln1a   11.6 运行模拟 163 O|m-[]   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 p8]XNe   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Q_/UC#I8   12.1 定义材料 165 DM6(8df(   12.2 创建参考轮廓 166 Y)8 Py1}   12.3 定义布局设置 166 r,|}^u8`   12.4 用户自定义轮廓 167 z xgDaT   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 e}gGl<((g   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 U0|wC,7"   13.1 定义材料 173 &iuMB0rbu   13.2 创建钛扩散轮廓 173 -iy17$   13.3 定义晶圆 174 ?/3{gOgI$`   13.4 创建器件 175 1"A"AMZf   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 9R+ qw   13.6 定义电极区域 178 O?#<kmd/)   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ]q#"8=   13.8 运行模拟 182 =J-&usX   13.9 创建脚本 184 "V:RKH`   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 0kp{`3ce   14.1 理论背景 186 ZDK+>^A)   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 $W;r S7b   14.3 生成脚本数据 190 kt Y   14.4 导出散射数据 193 c[6<UkH7   14.5 创建臂 194 u<\Sf"fs   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 .$&v SOgd(   14.7 加载两个臂的文件 200 Ux);~P`/o   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 7CU<R9Kl   14.9 连接元件 202 0CeBU(U+|R   14.10 运行模拟 203 ]7,0}q.   14.11 创建图以查看结果 204 it j&L <e

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