《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。 )%x oN<
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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。 xc[@lr
Q[_{:DJA
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。 t9SzZ2E
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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。 I&]d6,
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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。 Kdk0#+xtP
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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 c4ptY5R),

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 "l!WO`.zp=

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目录 zF6R\w
1 入门指南 4 ES!$JWK|
1.1 OptiBPM安装及说明 4 c^vPd]Ed
1.2 OptiBPM简介 5 By{zX,6'
1.3 光波导介绍 8 ;LE4UOK
1.4 快速入门 8 T:q_1W?h]
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 lY/{X]T.(
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ){`s&?M0
2.2 定义布局设置 29 "OF4#a17
2.3 创建一个MMI耦合器 31 9Z]~c^UB
2.4 插入input plane 35 $ysemDq-a\
2.5 运行模拟 39 T%~w~stW
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Y-\hV6v6
3 创建一个单弯曲器件 44 >c%OnA,3
3.1 定义一个单弯曲器件 44 exw~SvT3
3.2 定义布局设置 45 ZC 7R f
3.3 创建一个弧形波导 46 1oD,E!+^d
3.4 插入入射面 49 (n+2z"/
3.5 选择输出数据文件 53 bh|M]*Pq
3.6 运行模拟 54 k`JP
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 B.CUk.
4 创建一个MMI星形耦合器 60 q`z/ S>
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 {Vw+~8
4.2 定义布局设置 61 D+ mZ7&L
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 $Llv6<B
4.4 插入输入面 62 Qd;P?W6
4.5 运行模拟 63 >p#`%S
4.6 预览最大值 65 eqbQ,, &
4.7 绘制波导 69 1O@ qpNm
4.8 指定输出波导的路径 69 4k/B=%l
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 eJA$J=^R;
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 nVkx Q?2
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ^Pl(V@
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 %@ UH,Ew
5.1 定义波导材料 75 |U{9Yy6p
5.2 定义布局设置 76 li'h&!|]
5.3 创建波导 76 A>WMPe:sSS
5.4 修改输入平面 77 cb!mV5M-g
5.5 指定波导的路径 78 [8|Y2Z\N
5.6 运行模拟 79 r09gB#K4
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 {$D[l hj
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 j8n_:;i*
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 0WT]fY?IS
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 xIu#
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 :T^!<W4
6.2 定义布局结构 89 U-Ia$b-5!
6.3 绘制并定位波导 91 0_'(w;!wq:
6.4 生成布局脚本 95 F5UvD[i
6.5 插入和编辑输入面 97 ZoX24C'
6.6 运行模拟 98 vD<6BQR
6.7 修改布局脚本 100 eewhT^
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 '%Og9Bgd+
7 应用预定义扩散过程 104 e RY2.!
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Mo?eVtZ
7.2 定义布局设置 106 E;!pK9wL|
7.3 设计波导 107 PL$*)#S"$
7.4 设置模拟参数 108 e_'/4 n
7.5 运行模拟 110 LXYpP-E
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 c%1k'Q
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 pde,@0(Fa
7.8 添加一个新的轮廓 111 \f| Hk*@
7.9 创建上方的线性波导 112 sF9{(Us
8 各向异性BPM 115 "XPBNv\>_
8.1 定义材料 116 X&C&DTB
8.2 创建轮廓 117 F6>K FU8
8.3 定义布局设置 118 s18o,Zs'
8.4 创建线性波导 120 ,n\"zYf]^
8.5 设置模拟参数 121 l e+6;'Q
8.6 预览介电常数分量 122 t~5m[C[`w
8.7 创建输入面 123 |OW/-&)
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 !ieMhJ5r
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 FY;\1bt<<
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 m(0sG(A~
9.2 定义布局设置 130 \s_lB~"P!3
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 W|@7I@@$"
9.4 编辑输入平面 132 fP 1V1ao
9.5 设置模拟参数 134 $+(Df|)
9.6 运行模拟 135 [zXKS|
10 电光调制器 138 '{]1!yMh
10.1 定义电解质材料 139 n(X{|?
10.2 定义电极材料 140 wQ1_Q8:Z
10.3 定义轮廓 141 :`u?pc27Sm
10.4 绘制波导 144 D5]AL5=Xt2
10.5 绘制电极 147 d)@Hx8
10.6 静电模拟 149 ^RL#(O
10.7 电光模拟 151 '?| (QU:)F
11 折射率(RI)扫描 155 pe^hOzVv
11.1 定义材料和通道 155 LV4\zd6
11.2 定义布局设置 157 HCBZ*Z-
11.3 绘制线性波导 160 q/T(s
11.4 插入输入面 160 y{&k`H
11.5 创建脚本 161 \9;SOAv
11.6 运行模拟 163 &[u>^VO8
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 E}Ir<\
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 'u9,L FO
12.1 定义材料 165 jbQ N<`!
12.2 创建参考轮廓 166 ,m4M39MWJ
12.3 定义布局设置 166 +IS+!K0?)
12.4 用户自定义轮廓 167 cnJL*{H<2
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ~\vGwy
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 m/{HZKh
13.1 定义材料 173 6d4e~F
13.2 创建钛扩散轮廓 173 PK&3nXF%4
13.3 定义晶圆 174 48}L!m @
13.4 创建器件 175 ceiUpWMu,
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 N=2BrKb)o
13.6 定义电极区域 178 T >pz/7gb
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