《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。 +frkC| .
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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。 9~En;e
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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。 )0Lno|l
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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。 %nmD>QCe
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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。 ,dG2[<?o
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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'%

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 'rX!E,59

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目录 %DKQ
1 入门指南 4 #:Tb(R
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ks=l Nz9
1.2 OptiBPM简介 5 }aPx28:/
1.3 光波导介绍 8 y7s:Buyc
1.4 快速入门 8 ^D{!!)O
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 &6yh4-(7
2.1 定义MMI耦合器材料 28 K)z!e;r
2.2 定义布局设置 29 ~Lyy7B9
2.3 创建一个MMI耦合器 31 z&3in
2.4 插入input plane 35 ep<O?7@j-G
2.5 运行模拟 39 h{R>L s
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 +~E;x1&'
3 创建一个单弯曲器件 44 *G<K@k
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ~BSIp .
3.2 定义布局设置 45 Oc51|[ Wj
3.3 创建一个弧形波导 46 [+q':T1W-
3.4 插入入射面 49 /MErS< 6
3.5 选择输出数据文件 53 2itJD1;
3.6 运行模拟 54 (.:!_OB0N
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 4490l"
4 创建一个MMI星形耦合器 60 (sXR@Ce$
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 sbxOnwP\
4.2 定义布局设置 61 K!JXsdHK
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 DvBL#iC
4.4 插入输入面 62 ~w&_l57
4.5 运行模拟 63 \fHtk _
4.6 预览最大值 65 ':}
4.7 绘制波导 69 gCVgL]jj(
4.8 指定输出波导的路径 69 [SFX;v!9
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^9{mjy0Q
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 <3[,bTIk
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ot"3 3I
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 X0h`g)Bbf
5.1 定义波导材料 75 &vDK6w,
5.2 定义布局设置 76 OwdA6it^f
5.3 创建波导 76 O>5xFz'm
5.4 修改输入平面 77 u~WE}VC
5.5 指定波导的路径 78 W+F^(SC\
5.6 运行模拟 79 Qx B0I/ {
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ?k5m1,fHW
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 %Km^_JM
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 q0Hor
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 6`ZHFem
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 w?r
6.2 定义布局结构 89 'zEmg}
6.3 绘制并定位波导 91 KA=cIm
6.4 生成布局脚本 95 ^7qqO%
6.5 插入和编辑输入面 97 dB{VY+!
6.6 运行模拟 98 (1tb
6.7 修改布局脚本 100 n<}t\<LG^c
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 i'[o,dbE
7 应用预定义扩散过程 104 gPo3jwo$
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 pj~Ao+
7.2 定义布局设置 106 9Y6Ear .W
7.3 设计波导 107 _{eH" ,(
7.4 设置模拟参数 108 yX-h|Cr"
7.5 运行模拟 110 Dd3GdG@*~
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 o=&tT,z
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 !|G 8b'
7.8 添加一个新的轮廓 111 BIBBp=+
7.9 创建上方的线性波导 112 ;tBc&LJ?
8 各向异性BPM 115 B 66-l!xa
8.1 定义材料 116 'Ti7}K
8.2 创建轮廓 117 6N6}3J5
8.3 定义布局设置 118 7U@;X~c
8.4 创建线性波导 120 &Z.zem?n
8.5 设置模拟参数 121 W)RCo}f
8.6 预览介电常数分量 122 lY.{v]i }
8.7 创建输入面 123 ySS kw7
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ?`,Rkg0fe
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Id<3'ky<N
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Xy0KZ !
9.2 定义布局设置 130 M%\=Fb
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 /3(|P
9.4 编辑输入平面 132 +d$l1j
9.5 设置模拟参数 134 9XH}/FcP_O
9.6 运行模拟 135 rJ@yOed["b
10 电光调制器 138 lZt{L0
10.1 定义电解质材料 139 `egyk)"aM
10.2 定义电极材料 140 U{)|z-n
10.3 定义轮廓 141 _ ?\4k{ET
10.4 绘制波导 144 fsA-}Qc
10.5 绘制电极 147 +&U{>?.u
10.6 静电模拟 149 ,h#U<CnP#
10.7 电光模拟 151 ^GyGh{@,f
11 折射率(RI)扫描 155 C6!P8qX
11.1 定义材料和通道 155 Fz3QSr7FU
11.2 定义布局设置 157 YgeU>I|v
11.3 绘制线性波导 160 "TLY:V
11.4 插入输入面 160 8,5H^Bi
11.5 创建脚本 161 w b@Zna
11.6 运行模拟 163 7AOjlC9R}
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 "#3p=}]
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 >z,SN
12.1 定义材料 165 TB8a#bK4
12.2 创建参考轮廓 166 ranlbxp2l
12.3 定义布局设置 166 miq"3
12.4 用户自定义轮廓 167 h=1cD\^|qw
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 '&|]tu:q
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 ~&UfnO
13.1 定义材料 173 -UhSy>m
13.2 创建钛扩散轮廓 173 No'^]r
13.3 定义晶圆 174 a2z1/Nh
13.4 创建器件 175 b6LwKUl
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 q%RPAe
13.6 定义电极区域 178 +1R qo
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