《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。 {0nZ;1,m
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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。 Z3g6?2w6
2?u>A3^R
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。 J*o:RnB
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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。 ! @{rkp
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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。 +FfT)8@W
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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 F l83 Z>

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ;5:g%Dt

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目录 1+~JGY#
1 入门指南 4 bY|%ois4
1.1 OptiBPM安装及说明 4 WPygmti}Be
1.2 OptiBPM简介 5 A{iI,IFe
1.3 光波导介绍 8 veFl0ILd
1.4 快速入门 8 VUC
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 h!5^d!2,
2.1 定义MMI耦合器材料 28 :y==O4
2.2 定义布局设置 29 Z4A a
2.3 创建一个MMI耦合器 31 $#2ik~]>
2.4 插入input plane 35 ?VrZM
2.5 运行模拟 39 bj\v0NKN4
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 '(mJ*Eb
3 创建一个单弯曲器件 44 IMIZ#/
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ] e!CH <N
3.2 定义布局设置 45 !sQ$a#Ea
3.3 创建一个弧形波导 46 ^h{AAS>
3.4 插入入射面 49 7F;"=DarOE
3.5 选择输出数据文件 53 r=Z#"68$
3.6 运行模拟 54 E1IRb':
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 /%EKq+ZP
4 创建一个MMI星形耦合器 60 [t*m$0[:
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 L]hXAShmb
4.2 定义布局设置 61 %y)5:]
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 8J{I6nPF
4.4 插入输入面 62 *Dtwr
4.5 运行模拟 63 @qmONQ eb
4.6 预览最大值 65 P*oKcq1R
4.7 绘制波导 69 s `HSTq2
4.8 指定输出波导的路径 69 F(>']D9$.
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 Zx,R6@l
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 G;_QE<V~_
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 [SgWUP*
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 m(>_C~rGN
5.1 定义波导材料 75 fZL%H0&
5.2 定义布局设置 76 aDFu!PLB{)
5.3 创建波导 76 Ev* b
5.4 修改输入平面 77 #mlTN3
5.5 指定波导的路径 78 AN7WMX
5.6 运行模拟 79 Q];gC{I
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 !-b4@=f:
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 _+g5;S5
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 }$!bD
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Oe4 l` =2
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 3p{N7/z(
6.2 定义布局结构 89 Zs<}{`-
6.3 绘制并定位波导 91 EbSH)aR
6.4 生成布局脚本 95 $3S6{"
6.5 插入和编辑输入面 97 xy>wA
6.6 运行模拟 98 [Av#Z)R
6.7 修改布局脚本 100 %[\: 8
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 Yq}7x1mm
7 应用预定义扩散过程 104 TWYz\Hmw
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Kdh(vNB>
7.2 定义布局设置 106 bhe~ekb
7.3 设计波导 107 @'L/]
7.4 设置模拟参数 108 *#1&IJPI
7.5 运行模拟 110 4v9zFJ<Z
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 |7]7~ 6l
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 RR!(,j^M
7.8 添加一个新的轮廓 111 V#[I/D
7.9 创建上方的线性波导 112 8T92;.~(
8 各向异性BPM 115 In^MZ)?
8.1 定义材料 116 Yh_H$uW
8.2 创建轮廓 117 l%\3'N]
8.3 定义布局设置 118 ]'V8{l
8.4 创建线性波导 120 s<gZB:~
8.5 设置模拟参数 121 Uov%12
8.6 预览介电常数分量 122 ?g%5 d
8.7 创建输入面 123 /]"&E"X"
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 :,"dno7OQ
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 H+vONg
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 &?>h#H222
9.2 定义布局设置 130 R5 47
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 @3KVYv,q
9.4 编辑输入平面 132 ,\!4A
9.5 设置模拟参数 134 CN8GeZ-G
9.6 运行模拟 135 qJ|ByZ.N+
10 电光调制器 138 5x?eun
10.1 定义电解质材料 139 =Xze).g
10.2 定义电极材料 140 mj5$ 2J
10.3 定义轮廓 141 uMa: GDh7
10.4 绘制波导 144 `M/=_O3
10.5 绘制电极 147 -/|O*oZ
10.6 静电模拟 149 q9o =,[
10.7 电光模拟 151 jb1OcI%
11 折射率(RI)扫描 155 bcL>S$B
11.1 定义材料和通道 155 rt$z&#M
11.2 定义布局设置 157 n4\6\0jq6
11.3 绘制线性波导 160 W7.O(s,32
11.4 插入输入面 160 mE)65@3%
11.5 创建脚本 161 2uFaAAT
11.6 运行模拟 163 v'i"Q
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 h Vz%{R"
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 =o;QvOS;
12.1 定义材料 165 X<@ytHBv
12.2 创建参考轮廓 166 uW%7X2K
12.3 定义布局设置 166 5EDHJU>
12.4 用户自定义轮廓 167 ~ z4T
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 k|0Fa}Z[
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 1Lz`.%k`:
13.1 定义材料 173 AE!WYE
13.2 创建钛扩散轮廓 173 y?O{J!U
13.3 定义晶圆 174 x&sT )=#
13.4 创建器件 175 z"o;|T:
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 W=M&U
13.6 定义电极区域 178 vLR)B@O,2
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