《OptiBPM入门教程》

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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。 &y_t,8>5
s@L ;3WdO
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。 F8w7N$/V",
,l&?%H9q
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。 /O[6PG
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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{9vY:`[
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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。 goR_\b SU
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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 :j]6vp6

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 +C`!4v\n

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目录 hlVC+%8
1 入门指南 4 ' #K@%P
1.1 OptiBPM安装及说明 4 "W5MZ
1.2 OptiBPM简介 5 g=td*S
1.3 光波导介绍 8 8>x5|
1.4 快速入门 8 G!FdTvx$
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 H r:*p6
2.1 定义MMI耦合器材料 28 AON |b\?
2.2 定义布局设置 29 }d5]N
2.3 创建一个MMI耦合器 31 !8p>4|VM
2.4 插入input plane 35 UA.Tp[u
2.5 运行模拟 39 />xEpR3_A
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 k)knyEUi
3 创建一个单弯曲器件 44 t3$cX_
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Gm- "?4(
3.2 定义布局设置 45 6O/L~Z*t
3.3 创建一个弧形波导 46 0@_8JB ?E
3.4 插入入射面 49 N~|f^#L
3.5 选择输出数据文件 53 u/W{JPlL
3.6 运行模拟 54 \0|x<~#j'
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 C 9%bD
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Q^{TcL8
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Y5E0n(Z
4.2 定义布局设置 61 1 k!gR
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 *c#DB{N
4.4 插入输入面 62 Ie!KIU
4.5 运行模拟 63 UusAsezm:
4.6 预览最大值 65 5^uX!_r`
4.7 绘制波导 69 K14.!m
4.8 指定输出波导的路径 69 ULew ~j
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 .;?ha'
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ,8*A#cT B
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 2\{/|\
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ,%yC4
5.1 定义波导材料 75 di_N}x*
5.2 定义布局设置 76 x6>WvFZ
5.3 创建波导 76 T \34<+n1N
5.4 修改输入平面 77 e$
5.5 指定波导的路径 78 u9;3Xn8
5.6 运行模拟 79 e`+
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Rq15AR
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 =0e>'Iw2
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 tDAX pi(
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 '5$: #|-
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 fCa lR7!
6.2 定义布局结构 89 R]od/u/$
6.3 绘制并定位波导 91 heF'7ezv#
6.4 生成布局脚本 95 }Bh\N5G%
6.5 插入和编辑输入面 97 VIWH~UR)&!
6.6 运行模拟 98 i_Lu
6.7 修改布局脚本 100 x^3K=l;N
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 d>M0:
7 应用预定义扩散过程 104 0Wd5s{S
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 b0f6?s
7.2 定义布局设置 106 6jr}l
7.3 设计波导 107 QdZHIgh`i
7.4 设置模拟参数 108 Xj?LU7
7.5 运行模拟 110 L_Z`UhD3{
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 TbMlYf]It
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Q-_;.xy#4
7.8 添加一个新的轮廓 111 4xx?x/q
7.9 创建上方的线性波导 112 E#w2'(t
8 各向异性BPM 115 0Q%I[f8
8.1 定义材料 116 ,vi6<C\
8.2 创建轮廓 117 :@~3wD[y
8.3 定义布局设置 118 @6jKjI
8.4 创建线性波导 120 mznE Cy
8.5 设置模拟参数 121 9MRe?
8.6 预览介电常数分量 122 Xa8_kv_
8.7 创建输入面 123 =aT8=ihP
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 IL8&MA%
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 f$nZogaQ
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 i/N68
9.2 定义布局设置 130 F8m@mh*8>
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 0} \;R5a<
9.4 编辑输入平面 132 VjSbx'i
9.5 设置模拟参数 134 :B/u>
9.6 运行模拟 135 uN9.U _
10 电光调制器 138 %'F[(VB
10.1 定义电解质材料 139 ^oHK.x#{
10.2 定义电极材料 140 .dBW{|gN
10.3 定义轮廓 141 YWhS<}^
10.4 绘制波导 144 9OF(UFgS
10.5 绘制电极 147 P>6wr\9i[
10.6 静电模拟 149 "'8o8g
10.7 电光模拟 151 AK;G_L
11 折射率(RI)扫描 155 tIX|oWC$q
11.1 定义材料和通道 155 /i~n**HeF?
11.2 定义布局设置 157 >>7m'-k%D
11.3 绘制线性波导 160 JENq?$S
11.4 插入输入面 160 ~i@Z4tj7
11.5 创建脚本 161 ZONe}tv:
11.6 运行模拟 163 doe u`
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 YsjTC$Tx,
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 0.Nik^~
12.1 定义材料 165 0Ioa;XgOn
12.2 创建参考轮廓 166 &_6B{Q
12.3 定义布局设置 166 ?6^KY+ 5`C
12.4 用户自定义轮廓 167 NE$=R"<Gv
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Yv;18j*<
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 c;7ekj
13.1 定义材料 173 r#.\5aQt
13.2 创建钛扩散轮廓 173 Y1FP |
13.3 定义晶圆 174 8J7<7Sx
13.4 创建器件 175 m>?{flO
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 0/%VejZ'
13.6 定义电极区域 178 H"g p
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