《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。 z1PwupXt1
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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。 3/kT'r
QPJ\Iu@D$
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。 pk/#RUfT+
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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。 N{;!xIv
Y%s:oHt
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。 z-5`6aE9<
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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 Tlsh[@Q

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 1F^Q*t{

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目录 FzT.9Vz7
1 入门指南 4 ,,'jyqD
1.1 OptiBPM安装及说明 4 I0Pw~Jj{
1.2 OptiBPM简介 5 UN]gn>~j
1.3 光波导介绍 8 #DTKz]i?
1.4 快速入门 8 zX>W 8P
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ;c(a)_1
2.1 定义MMI耦合器材料 28 n~N>;mP
2.2 定义布局设置 29 9DxHdpOk
2.3 创建一个MMI耦合器 31 2/LSB8n|
2.4 插入input plane 35 m[9.'@ye
2.5 运行模拟 39 -@W9+Zf5
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 N:1aDr;
3 创建一个单弯曲器件 44 ?\}Gi(VVE
3.1 定义一个单弯曲器件 44 #~*v##^vFH
3.2 定义布局设置 45 e w^(3&
3.3 创建一个弧形波导 46 $)i`!7`4=
3.4 插入入射面 49 )g0lI
3.5 选择输出数据文件 53 f%Q{}fC{*
3.6 运行模拟 54 Xz+%Ym
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 RLmOg{L
4 创建一个MMI星形耦合器 60 8+zW:0"[
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 :t}\%%EbmE
4.2 定义布局设置 61 {VgE07r
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 g{8RPw]
4.4 插入输入面 62 YG "Ta|@5
4.5 运行模拟 63 51#*8u+L
4.6 预览最大值 65 p@m0Oi,=
4.7 绘制波导 69 9BCW2@Kp
4.8 指定输出波导的路径 69 XH%L]
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 *LT~:Gs#
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 067c/c
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 l& :EKh
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]ss[n.T0*
5.1 定义波导材料 75 yk+ 50/L
5.2 定义布局设置 76 2;}leZ@U
5.3 创建波导 76 N'Gq9A
5.4 修改输入平面 77 S*h52li
5.5 指定波导的路径 78 V>@[\N[
5.6 运行模拟 79 [BWq9uE
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 w_9^YO!!
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 `+7F H
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 SQp|
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 6EqA Y`y
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 wj)LOA0
6.2 定义布局结构 89 |LHJRP-Z
6.3 绘制并定位波导 91 U( YAI%O
6.4 生成布局脚本 95 P"YdB|I
6.5 插入和编辑输入面 97 Dd3f@b[WX
6.6 运行模拟 98 =~D? K9o
6.7 修改布局脚本 100 vgfC{]v<W]
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 >p_W(u@ z$
7 应用预定义扩散过程 104 H;Wrcf2
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ?w3RqF@}
7.2 定义布局设置 106 XlmX3RU
7.3 设计波导 107 L\:|95Yq
7.4 设置模拟参数 108 K9!HW&?<|
7.5 运行模拟 110 L*@`i ]jl
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 xL}i9ozZ
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 &?<uR)tl
7.8 添加一个新的轮廓 111 _y@28t
7.9 创建上方的线性波导 112 c4JV~VS+
8 各向异性BPM 115 ^Hd[+vAvR
8.1 定义材料 116 Q@D7\<t
8.2 创建轮廓 117 du65=w4E!
8.3 定义布局设置 118 %I1@{>OxG
8.4 创建线性波导 120 xc^@"
8.5 设置模拟参数 121 ~#_~DqbMZ5
8.6 预览介电常数分量 122 ,7{|90'V<
8.7 创建输入面 123 }:Z.g
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 O<u=Vz3c~0
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 'jev1u[
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 eYOY
9.2 定义布局设置 130 ]\,?u /
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 AdX))xgl
9.4 编辑输入平面 132 z@*E=B1L
9.5 设置模拟参数 134 r- 8Awa
9.6 运行模拟 135 (gt\R}
10 电光调制器 138 u]^s2v
10.1 定义电解质材料 139 :F(4&e=w
10.2 定义电极材料 140 ZmA}i`
10.3 定义轮廓 141 ,Qj G|P
10.4 绘制波导 144 +! 1_Mt6
10.5 绘制电极 147 crmQn ^4\
10.6 静电模拟 149 -amo8V;2H
10.7 电光模拟 151 !)s(Lv%]
11 折射率(RI)扫描 155 )aS:h}zn
11.1 定义材料和通道 155 L.n@;*
11.2 定义布局设置 157 "?" :
11.3 绘制线性波导 160 YteIp'T
11.4 插入输入面 160 l6M?[
11.5 创建脚本 161 &l(T},-X
11.6 运行模拟 163 _O`prX.:B0
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 <)qa{,GX\
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 kmQ:wf:
12.1 定义材料 165 G%F#I
12.2 创建参考轮廓 166 xIdb9hm<
12.3 定义布局设置 166 Ly=.
12.4 用户自定义轮廓 167 pF;.nt)
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 qe]D4K8`Q3
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 E-A9lJWr
13.1 定义材料 173 x]^d'o:cDP
13.2 创建钛扩散轮廓 173 FFT)m^4p.
13.3 定义晶圆 174 cVi_#9u"
13.4 创建器件 175 fu7x,b0p
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 c`E>7Hjr-
13.6 定义电极区域 178 t]xz7VQ
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