光波导《OptiBPM入门教程》

u}$U|Cw-;T   前  言 qNvKlwR9;k   36j .is   随着时代的发展，人们对光网络带宽的需求越来越高，光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中，存在着许多的波导类元件，如分束器，耦合器，复用器，AWG等，这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员，可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计，这可以大大降低时间成本和物料成本。 gNO$WY^   ~u gcfDJ   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;Xs `dk   0m@S+$v   通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 yn=1b:kid   "=RB #   本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 {=(4   }x8fXdd   本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 G{s ,Y^   w%$n)7<*   《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 5G2u(hx   上海讯技光电科技有限公司 [6D>2b}:{[   tC&y3!k2jR   mki=.l$O   目 录 |W::\yu6   1 入门指南 4 ?/u&U\P   1.1 OptiBPM安装及说明 4 O35f5Kz   1.2 OptiBPM简介 5 1ri#hm0x\   1.3 光波导介绍 8 f8n'9HOw>   1.4 快速入门 8 GC{Ys|s   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 >LNl8X:Cz*   2.1 定义MMI耦合器材料 28 4$;fj1!Z:   2.2 定义布局设置 29 aRV!0?fS   2.3 创建一个MMI耦合器 31 U%#=d@?   2.4 插入input plane 35 AfY(+w6!K   2.5 运行模拟 39 PJ_|=bn   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 c.XLEjV|   3 创建一个单弯曲器件 44 <^&'r5H   3.1 定义一个单弯曲器件 44 jG/kT5S   3.2 定义布局设置 45 Rp|:$5&nE   3.3 创建一个弧形波导 46 vuK 5DG4   3.4 插入入射面 49 'z\F-Ttq   3.5 选择输出数据文件 53 Zdak))7   3.6 运行模拟 54 7eO8cPy   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 K}zw%!ex   4 创建一个MMI星形耦合器 60 `ybZE+S.   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 68d@By   4.2 定义布局设置 61 O-|3k$'\z   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 :Rq D0>1   4.4 插入输入面 62 [C&c;YNp   4.5 运行模拟 63 'R$~U?i8   4.6 预览最大值 65 /)G9w]|T   4.7 绘制波导 69 J d`NS3;*p   4.8 指定输出波导的路径 69 qzG'Gz{{qu   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ]F_u   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 N Lo>"<Xb   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 S}|ea2   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 {<i!Pm   5.1 定义波导材料 75 6yR7RF}   5.2 定义布局设置 76 ;S%wPXj&   5.3 创建波导 76 7j]@3D9[:p   5.4 修改输入平面 77 ~:0h o   5.5 指定波导的路径 78  t2E_y6   5.6 运行模拟 79 yWs/~5[F   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 x^ Wgo`v)   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 J|>P,x#G   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 +yTL   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 $pD^O!I)?   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 fGxa~Unx   6.2 定义布局结构 89 b1^MX).vH   6.3 绘制并定位波导 91 8?(4E 'vf   6.4 生成布局脚本 95 `aUA_"f   6.5 插入和编辑输入面 97 |?0C9   6.6 运行模拟 98 4ASc`w*0   6.7 修改布局脚本 100 ND`~|6 yb   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 rUuM__;d   7 应用预定义扩散过程 104 LPXwfEHOm   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ;^xku%u   7.2 定义布局设置 106 UR\*KR;yM   7.3 设计波导 107 4f>Vg$4   7.4 设置模拟参数 108 2 o.Mh/D0   7.5 运行模拟 110 dW =]|t&   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 AvwX 2?tc   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 P--#5W;^oB   7.8 添加一个新的轮廓 111 }X`K3sk2/z   7.9 创建上方的线性波导 112 7+z%O3k'I   8 各向异性BPM 115 m3,v&Z   8.1 定义材料 116 ?$gEX@5h   8.2 创建轮廓 117 y@(U6ZOyx   8.3 定义布局设置 118 "B\qp"N   8.4 创建线性波导 120 Vw,dHIe(3   8.5 设置模拟参数 121 AKHi$Bk   8.6 预览介电常数分量 122 )QKZI))G0   8.7 创建输入面 123 tV T(!&(   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 /1^%32c   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 3}sd%vCK   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Ltu ;sw   9.2 定义布局设置 130 [bZXzV(   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 FPu,sz8   9.4 编辑输入平面 132 _E1:3N|   9.5 设置模拟参数 134 x;C\G`9N   9.6 运行模拟 135 m*(8I=]q   10 电光调制器 138 VfQSfNsi   10.1 定义电解质材料 139 _[.`QW~   10.2 定义电极材料 140 i JQS@2=A   10.3 定义轮廓 141 f6z[k_lLN   10.4 绘制波导 144 Mbi)mybM   10.5 绘制电极 147 JU~l   10.6 静电模拟 149 Xf.SJ8G   10.7 电光模拟 151 z7GLpTa   11 折射率(RI)扫描 155 7wZKK0;T   11.1 定义材料和通道 155 ,H|V\\   11.2 定义布局设置 157 PsTwJLY    11.3 绘制线性波导 160 x&kF;UC   11.4 插入输入面 160 p( z.[   11.5 创建脚本 161 0uj3kr?cv   11.6 运行模拟 163 b>o38(   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 K)&AR*Tc   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ;ASlsUE\)   12.1 定义材料 165 `"   12.2 创建参考轮廓 166 =i `o+H   12.3 定义布局设置 166 d^,u"Z9P   12.4 用户自定义轮廓 167 j{nL33T%   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 []'BrG)!   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 -`A6K!W&~p   13.1 定义材料 173 vQ 5 p   13.2 创建钛扩散轮廓 173 -[G+*3Y{7   13.3 定义晶圆 174 /9i2@#J}W1   13.4 创建器件 175 {6RT&w   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 4D0"Y#&G   13.6 定义电极区域 178 !x&/M*nBE   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 8*lVO2   13.8 运行模拟 182 {Z$Aw4a"d   13.9 创建脚本 184 g }5lGz4   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 {wK98>$a   14.1 理论背景 186 N U\B   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 meE&, {   14.3 生成脚本数据 190 lNqYpyvy*   14.4 导出散射数据 193 '(~+ \   14.5 创建臂 194 JZ9w!)U   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 @/7tN3O   14.7 加载两个臂的文件 200 )]?sCNb   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 L%Me wU0TZ   14.9 连接元件 202 QYDSE   14.10 运行模拟 203 h>q&X4-   14.11 创建图以查看结果 204 tpU[KR[ -   有兴趣扫码加微联系[attachment=116632] N<9CV!_

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