《OptiBPM入门教程》

sZ(Q4)r   前  言 n$VPh/   MZ#2WP)F   随着时代的发展，人们对光网络带宽的需求越来越高，光通信网络也越来越复杂。各类光通信系统中，存在着许多的波导类元件，如分束器，耦合器，复用器，AWG等，这些元件在整个光通信系统中起着至关重要的作用。而此类光波导器件研发人员，可以使用OptiBPM来对相关的元器件进行模拟分析与设计，这可以大大降低时间成本和物料成本。 a>e 1jM[   r:b.>5CS)   OptiBPM是基于光束传输算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及标量BPM）来模拟光通过任意波导介质（各向同性与各向异性）。并可使用合适的数值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，来进行计算，计算过程中可以使用合适的边界条件，如TBC和PML边界条件，以完成整个波导结构的仿真和分析，获得任意位置处的电磁场分布。 CpJXLc3_d5   pl? J<48   通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。 bu!<0AP"N+   SX<>6vH&   本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 [}B{e=`!   (:hmp"S   本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 /t2<OU9   w2_I/s6B   《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 tw^.(m5d   上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 7UnO/K7oB.   &ppZRdq]   s#CEhb   目 录 x[<#mt   1 入门指南 4 D}C*8s bC}   1.1 OptiBPM安装及说明 4 5+PBS)pJ]%   1.2 OptiBPM简介 5 kT3;%D^   1.3 光波导介绍 8 2H0q\zZ   1.4 快速入门 8 &S`'o%B   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 J};,%q_   2.1 定义MMI耦合器材料 28 %1l80Z   2.2 定义布局设置 29 #pxet   2.3 创建一个MMI耦合器 31 rs)aEmvC   2.4 插入input plane 35 I;PO$T   2.5 运行模拟 39 Ptxc9~k   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 v}t:}M<;   3 创建一个单弯曲器件 44 LWR&(p.%   3.1 定义一个单弯曲器件 44 )=y6s^}   3.2 定义布局设置 45 9!<3qx/   3.3 创建一个弧形波导 46 9S`b7U=P   3.4 插入入射面 49 $XzlW=3y   3.5 选择输出数据文件 53 Nd!=3W5?   3.6 运行模拟 54 :BiR6>1:   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 <{~UKi   4 创建一个MMI星形耦合器 60 <Gt{(is   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 246!\zf   4.2 定义布局设置 61 ?DTP-#5Ba   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 'cCj@bZ9X   4.4 插入输入面 62 bGLp 0\0[   4.5 运行模拟 63 2:0Y'\nn   4.6 预览最大值 65 o*S $j Cf?   4.7 绘制波导 69 nqW:P$   4.8 指定输出波导的路径 69 jtJ8r5j 1   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 }Bg<Fm   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 8-#2?=   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 mhSsOmJ5   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 HBYpjxh   5.1 定义波导材料 75 Dy' l]vN$   5.2 定义布局设置 76 Z1}zf(JU   5.3 创建波导 76 AMiFsgBj   5.4 修改输入平面 77 qOan u   5.5 指定波导的路径 78 F#R\Ot,hv   5.6 运行模拟 79 ph+tk5k   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 +F6_P   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 c.> ( /   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 3Q"+ #Ob   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 XsMphZnK   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 nWsz0v3'9   6.2 定义布局结构 89 c3BL2>c   6.3 绘制并定位波导 91 {iteC   6.4 生成布局脚本 95 YCdxU1V   6.5 插入和编辑输入面 97 P.P>@@+d   6.6 运行模拟 98 t9l7 % +y   6.7 修改布局脚本 100 ''YjeX   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 2C&%UZim;P   7 应用预定义扩散过程 104 =l9#/G#R   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Bbp9Q,4   7.2 定义布局设置 106 4(gf!U   7.3 设计波导 107 ^!tI+F{n{   7.4 设置模拟参数 108 o\gQYi    7.5 运行模拟 110 tfQq3#   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 VG7#6)sQoK   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 | Ylk`<   7.8 添加一个新的轮廓 111 N$ b;8F   7.9 创建上方的线性波导 112 m@?e <$   8 各向异性BPM 115 T`;M!-)2   8.1 定义材料 116 ^a5>`W   8.2 创建轮廓 117 %tLq&tyeY   8.3 定义布局设置 118 GC3L2C0)k   8.4 创建线性波导 120 -qF|Y f   8.5 设置模拟参数 121 (iP,YKG1?   8.6 预览介电常数分量 122 %q^]./3p   8.7 创建输入面 123 /ep~/#Ia   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 xnOlV   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 B.jYU   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 1>{(dd?L   9.2 定义布局设置 130 9\2&6H   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 mAa]Et.   9.4 编辑输入平面 132 V|`|CVFo ]   9.5 设置模拟参数 134  p-k qX   9.6 运行模拟 135 W@=ilW3RD   10 电光调制器 138 [l:.Q?? )|   10.1 定义电解质材料 139 r1]e:   10.2 定义电极材料 140 .IU+4ENSy4   10.3 定义轮廓 141 `Mg "!n`   10.4 绘制波导 144 U4JN ,`p{   10.5 绘制电极 147 ?CDq^)T[   10.6 静电模拟 149 }XU- JAn   10.7 电光模拟 151 ks$G6WC   11 折射率(RI)扫描 155 5c8x: e@   11.1 定义材料和通道 155 l<?wB|1'   11.2 定义布局设置 157 cO9Aw!   11.3 绘制线性波导 160 wxxC& !   11.4 插入输入面 160 R2@u[   11.5 创建脚本 161 >wwEa4    11.6 运行模拟 163 htaLOTO;A   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Ok!{2$P8U9   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 I4'j_X t   12.1 定义材料 165 |~Iw   12.2 创建参考轮廓 166 $P_Y8:   12.3 定义布局设置 166  ZtDpCl_   12.4 用户自定义轮廓 167 ?%(*bRV -   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 /_\4(vvf   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 g:yK/1@Hk}   13.1 定义材料 173 z?xd\x   13.2 创建钛扩散轮廓 173 0P42C{>'w   13.3 定义晶圆 174 `u-Y 5mY   13.4 创建器件 175 :|Cf$2k7   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 vNIQc "\-   13.6 定义电极区域 178 MZ'HMYed    13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Qsa2iw{   13.8 运行模拟 182 <>TBM^   13.9 创建脚本 184 3B+Rx;>h   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 )<d8yLb   14.1 理论背景 186 (!s[~O6   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 _17"T0   14.3 生成脚本数据 190 "'Ik{wGc   14.4 导出散射数据 193 = RA6p   14.5 创建臂 194 k>"I!&#g   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 #~b9H05D   14.7 加载两个臂的文件 200 /_P`xm+=AC   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 AO6;aT   14.9 连接元件 202 a$ }^z   14.10 运行模拟 203 j*"s~8u4   14.11 创建图以查看结果 204 9YKEME+:

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