《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。 4ti,R'
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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。 v] m`rV8S[
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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。 ?30pNF|
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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。 ~B7<Yg
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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。 z f>(Y7M
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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 l%qh^0

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 E?VOst&

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目录 w{4#Q[
1 入门指南 4 LCe6](Z
1.1 OptiBPM安装及说明 4 p<y\^a
1.2 OptiBPM简介 5 J0o,ZH9
1.3 光波导介绍 8 <oSx'_dc
1.4 快速入门 8 .&h|r>*|J
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 qa4j>;
2.1 定义MMI耦合器材料 28 B3I0H6O
2.2 定义布局设置 29 $yUPua/-
2.3 创建一个MMI耦合器 31 nj-LG!"a
2.4 插入input plane 35 jLw|F-v-l<
2.5 运行模拟 39 @ 0/EKWF
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 !wZIXpeL
3 创建一个单弯曲器件 44 zhY]!
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;{0%Vp{
3.2 定义布局设置 45 IBW-[lr7
3.3 创建一个弧形波导 46 t Q.%f:|
3.4 插入入射面 49 9"}5jq4*
3.5 选择输出数据文件 53 kPO+M~+n
3.6 运行模拟 54 WtXf~ :R
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 aPX'CG4m
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Ql,WKoj*
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 *q@3yB}
4.2 定义布局设置 61 ]@CXUa,>a
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Sae*VvT6
4.4 插入输入面 62 is^5TL%@
4.5 运行模拟 63 k4` %.;
4.6 预览最大值 65 /!60oV4p0
4.7 绘制波导 69 P~PM$e
4.8 指定输出波导的路径 69 6p.y/LMO
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ^KV:.up6
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 L^2wEF
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 l-SVI9|<0
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 JZE<oQ_Jm
5.1 定义波导材料 75 ={jj'X9
5.2 定义布局设置 76 s~c cx"HH
5.3 创建波导 76 UgOhx-8
5.4 修改输入平面 77 vorb?iVf>
5.5 指定波导的路径 78 Dw,LB>Eq,
5.6 运行模拟 79 sXY{g0%
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 H)Z$j&S{
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 m]}EVa_I`/
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 .Vs|&c2im
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 PeSTUR&
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 7UUu1"|a|
6.2 定义布局结构 89 3w/z$bj
6.3 绘制并定位波导 91 #fXy4iL l
6.4 生成布局脚本 95 q3|SZoN
6.5 插入和编辑输入面 97 qVvnl
6.6 运行模拟 98 z$VVt?K
6.7 修改布局脚本 100 V=Z%y$1Bc
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ; NO#/
7 应用预定义扩散过程 104 -.-@|*5
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Q v},X~^R
7.2 定义布局设置 106 ~h%H;wC&
7.3 设计波导 107 9QeBz`lm)
7.4 设置模拟参数 108 }Q-Tw,j
7.5 运行模拟 110 'Hu+8,xA
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 hK3Twzte
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 BLm}mb#/{
7.8 添加一个新的轮廓 111 WY26Iq@C
7.9 创建上方的线性波导 112 ;x/.8fA
8 各向异性BPM 115 gA19f
8.1 定义材料 116 AR g]GV/L
8.2 创建轮廓 117 u=0161g
8.3 定义布局设置 118 `*i:z'
8.4 创建线性波导 120 !.O;SG
8.5 设置模拟参数 121 \t? ;p-+ta
8.6 预览介电常数分量 122 x@|10GC#:
8.7 创建输入面 123 e'fo^XQn[
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 {RD9j1
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 gUiZv8C
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *~.'lE%[U
9.2 定义布局设置 130 aED73:b
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 JQW7y!Z
9.4 编辑输入平面 132 A^4#6],%v
9.5 设置模拟参数 134 JYLAu4s6
9.6 运行模拟 135 drp< f1`l8
10 电光调制器 138 59V8cO+qH
10.1 定义电解质材料 139 .{(gku>g(
10.2 定义电极材料 140 -y/Y%]%0
10.3 定义轮廓 141 >&T J
10.4 绘制波导 144 .EjjCE/v-
10.5 绘制电极 147 yXf+dMv
10.6 静电模拟 149 8boiJku`
10.7 电光模拟 151 :aD_>,n
11 折射率(RI)扫描 155 (T.j3@Ko
11.1 定义材料和通道 155 |w>d]eA5
11.2 定义布局设置 157 ~Yre(8+M
11.3 绘制线性波导 160 +;q`A1
11.4 插入输入面 160 v}@Uc-(
11.5 创建脚本 161 '"6*C*XS
11.6 运行模拟 163 1=^|
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 w=~X6[+3
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 QO4eDSW
12.1 定义材料 165 8w~X4A,
12.2 创建参考轮廓 166 }3-`e3
12.3 定义布局设置 166 .pblI
12.4 用户自定义轮廓 167 }RQHsS
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 "~"=e
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 QjTs$#eMW
13.1 定义材料 173 ~^o YPd52*
13.2 创建钛扩散轮廓 173 m-Se-aF
13.3 定义晶圆 174 Lv#}Gm
13.4 创建器件 175 "}0)~,{xB
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 - P4X@s_;
13.6 定义电极区域 178 1W7ClT_cQ
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