《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。 :)kWQQ+,
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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。 -fDW>]_
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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。 % {A%SDh
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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。 !$#8Z".{v{
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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。 Oox,4&
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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 >uJU25)|

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 kI,O9z7A7

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目录 #X*=oG
1 入门指南 4 }kMKA.O"
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ZC9S0Z
1.2 OptiBPM简介 5 }XfRKGQw
1.3 光波导介绍 8 **F-#",
1.4 快速入门 8 ]_2<uK}fg
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 :CG;:( |
2.1 定义MMI耦合器材料 28 9C|-|mo
2.2 定义布局设置 29 i"#zb&~nF
2.3 创建一个MMI耦合器 31 #<yKG\X?
2.4 插入input plane 35 TlJ'pG 4^
2.5 运行模拟 39 fi'\{!!3m^
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 @WP%kX.?
3 创建一个单弯曲器件 44 .p-T >
3.1 定义一个单弯曲器件 44 fU'[lZ
3.2 定义布局设置 45 B2,JfKk/
3.3 创建一个弧形波导 46 DpQ:U5j
3.4 插入入射面 49 A<{&?_U
3.5 选择输出数据文件 53 W+#Zmvo
3.6 运行模拟 54 RNb"O{3
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 wg|/-q-
4 创建一个MMI星形耦合器 60 K(Ak+&[
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 47^7S=
4.2 定义布局设置 61 XvkFP'%i/
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 "@rXN"4
4.4 插入输入面 62 @vvGhJ1m`
4.5 运行模拟 63 `,)%<}
4.6 预览最大值 65 FyA0"
4.7 绘制波导 69 d?4-"9Y
4.8 指定输出波导的路径 69 'Jl73#3
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 o<!tNOH
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 UKf0cU
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 AmBLZ<f;
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 Fd>epvR
5.1 定义波导材料 75 U46Z~B
5.2 定义布局设置 76 ^zR*s |1Q
5.3 创建波导 76 :xsNn55b
5.4 修改输入平面 77 nH|7XY9"
5.5 指定波导的路径 78 g UA_&_
5.6 运行模拟 79 +P;&/z8i*g
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 )%~<EJ*&Z
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 -PskUl'
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 6G<gA>V
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 io*iA<@Gx
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 LRv[,]b
6.2 定义布局结构 89 S&F
6.3 绘制并定位波导 91 '<&rMn
6.4 生成布局脚本 95 N m@UM*D
6.5 插入和编辑输入面 97 @xN)mi
6.6 运行模拟 98 i>z {QE
6.7 修改布局脚本 100 p$l'y""i
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 AR7]~+X
7 应用预定义扩散过程 104 }Bn`0;]
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 6>F]Z)]}
7.2 定义布局设置 106 iKEHwm
7.3 设计波导 107 *."50o=T
7.4 设置模拟参数 108 fi';Mb3B3
7.5 运行模拟 110 'SnB7Y
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 }vt>}%%
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 !Bn,f2
7.8 添加一个新的轮廓 111 }Z8DVTpX}
7.9 创建上方的线性波导 112 i3o;G"IcD
8 各向异性BPM 115 CG[04y
8.1 定义材料 116 %lSjC%Z'd
8.2 创建轮廓 117 'Sjt*2blq
8.3 定义布局设置 118 I.u[9CI7HU
8.4 创建线性波导 120 0v'!(&m
8.5 设置模拟参数 121 w*B4>FYg
8.6 预览介电常数分量 122 ?m dGMf)
8.7 创建输入面 123 @Jr@ fF}
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 `8G {-_
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 3Jw}MFFV
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 c_FnJ_++f
9.2 定义布局设置 130 K1m'20U
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 YQ7tZl;:t
9.4 编辑输入平面 132 4'`y5E
9.5 设置模拟参数 134 jQ9i<-zc
9.6 运行模拟 135 */A ~lR|
10 电光调制器 138 )(l=_[1Z5
10.1 定义电解质材料 139 d@>1m:p
10.2 定义电极材料 140 U$ 22r b
10.3 定义轮廓 141 !r`/vQ#
10.4 绘制波导 144 v}BXH4&Y
10.5 绘制电极 147 C vWt
10.6 静电模拟 149 s)j3+@:#
10.7 电光模拟 151 W4n(6esO
11 折射率(RI)扫描 155 M3c
11.1 定义材料和通道 155 J|:Zs1.<d
11.2 定义布局设置 157 %2<u>=6byG
11.3 绘制线性波导 160 |!"qz$8fB
11.4 插入输入面 160 5yQ\s[;o3
11.5 创建脚本 161 @&GfCg5Cb
11.6 运行模拟 163 MNd[Xzm
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 b]Z>P{ j
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 Eg 8rgiU
12.1 定义材料 165 OmAa$L,'w
12.2 创建参考轮廓 166 lbiMB~rwI
12.3 定义布局设置 166 IHvrx:7
12.4 用户自定义轮廓 167 ^ 9FRI9?
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 tW}At
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 6>j0geFyE2
13.1 定义材料 173 W;!)Sj4<T!
13.2 创建钛扩散轮廓 173 vDcYz,
13.3 定义晶圆 174 -1c{Jo
13.4 创建器件 175 aF%V
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 #Hi$squJ
13.6 定义电极区域 178 NAh^2X
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