《OptiBPM入门教程》

&&(4n?    前  言 _H~p H7WU   fZka%[B   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。 b>hBct}   LY@1@O2@   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。 ^@|<'g.R-   ,wwU` U   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。 VfL]O8P>   >,w \lf9   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。 T[Z <bW~0   rd&*j^?   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。 U~u6}s]:   /t$+Af,}   《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 W%Y.SP$Y   上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 i#pjv'C   X_-Hrp!h   p^pQZ6-   目 录 Nt`F0 9S   1 入门指南 4  #hy5c,}>   1.1 OptiBPM安装及说明 4 TnvHO_P,   1.2 OptiBPM简介 5 mJ6t.%'d   1.3 光波导介绍 8 ~>}dse   1.4 快速入门 8 I,],?DQX2)   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 n}AR/3}   2.1 定义MMI耦合器材料 28 x[GFX8h(k6   2.2 定义布局设置 29 Y0P}KPD   2.3 创建一个MMI耦合器 31 Ak\D6eHcB   2.4 插入input plane 35 -)y> c   2.5 运行模拟 39 dUsJv   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 u):%5F/   3 创建一个单弯曲器件 44 h@PMCmf_   3.1 定义一个单弯曲器件 44 3oppV_^JdT   3.2 定义布局设置 45 uZqu xu.   3.3 创建一个弧形波导 46 O" X!S_R   3.4 插入入射面 49 <eud#v   3.5 选择输出数据文件 53 :|3"H&FWK   3.6 运行模拟 54 K^]?@oHO   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 *7xQp!w^   4 创建一个MMI星形耦合器 60 >0g`U   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 PK.h E{R   4.2 定义布局设置 61 (x1"uy7_   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 3&a*]    4.4 插入输入面 62 zCj*:n   4.5 运行模拟 63 9:CVN@E   4.6 预览最大值 65 @,yFY   4.7 绘制波导 69 fJF8/IQ4   4.8 指定输出波导的路径 69 T(sG.%   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ?FY@fO?es   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 {jx#^n&5R   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 Sg_- OX@f   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 VuO)   5.1 定义波导材料 75 @ 2%.>0s.   5.2 定义布局设置 76 AXNszS%4   5.3 创建波导 76 ~u?x{[   5.4 修改输入平面 77 A3 Rm0   5.5 指定波导的路径 78 W{$+mow7S   5.6 运行模拟 79 FM;;x(sg   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ~Me&cT8   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 G +nY}c   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 =CG!"&T   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 @ @3)D%h   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Q8gdI   6.2 定义布局结构 89 VxPTh\O*[   6.3 绘制并定位波导 91 8eS@<[[F#   6.4 生成布局脚本 95 fUL{c,7xda   6.5 插入和编辑输入面 97 nI|Lx`*v   6.6 运行模拟 98 X('Q;^`   6.7 修改布局脚本 100  4s1kZ`e   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 YVZSKU   7 应用预定义扩散过程 104 P60]ps!M   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 8&2gM   7.2 定义布局设置 106 L3G)?rPFC#   7.3 设计波导 107 !cFE^VM_;   7.4 设置模拟参数 108 x w?9W4<   7.5 运行模拟 110 a`h$lUb-   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 R<0!?`b   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 n_xQSVI0F   7.8 添加一个新的轮廓 111 [r/Seg"   7.9 创建上方的线性波导 112 JI[rIL\Ey   8 各向异性BPM 115 9TX m Z   8.1 定义材料 116 M*T# 5   8.2 创建轮廓 117 v0jz)z<#   8.3 定义布局设置 118 o Vuj020   8.4 创建线性波导 120 C(%5,|6   8.5 设置模拟参数 121 `>Kk;`   8.6 预览介电常数分量 122 L/ICFa.G   8.7 创建输入面 123 n4r( Vg1GS   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 whg4o|p   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 u7y7   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 w3?t})PB&   9.2 定义布局设置 130 cnUU1Uz>   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Kj<<&_B.H   9.4 编辑输入平面 132 E*T84Jh6   9.5 设置模拟参数 134 {;z L[AgCg   9.6 运行模拟 135 ae(]9VW   10 电光调制器 138 @SQ*/sw (c   10.1 定义电解质材料 139 cwW~ *90#   10.2 定义电极材料 140 nO.+&kA   10.3 定义轮廓 141 Ci#5@Q9#w   10.4 绘制波导 144 Kn9=a-b?,   10.5 绘制电极 147 YT 03>!B   10.6 静电模拟 149 fPk9(X;G!p   10.7 电光模拟 151 aab4c^Ms=   11 折射率(RI)扫描 155 Kp=3\)&   11.1 定义材料和通道 155 U-]PWt?C{   11.2 定义布局设置 157 YDzF( ']o:   11.3 绘制线性波导 160 F0ivL`   11.4 插入输入面 160 uF.\dY\xv   11.5 创建脚本 161 %Pvb>U(Xs   11.6 运行模拟 163 U+}9X^   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 1.d9{LO[-   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 X9`C2fyVd   12.1 定义材料 165 my\oC^/9   12.2 创建参考轮廓 166 [@FeRIu8   12.3 定义布局设置 166 WO*WAP)n   12.4 用户自定义轮廓 167 nTtt$I@hW   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 fN%5D z-e   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 \g[f4xAV   13.1 定义材料 173 {j=hQL3   13.2 创建钛扩散轮廓 173 #pn AK   13.3 定义晶圆 174 0@/E%T1c"   13.4 创建器件 175 H2_>Av{m   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 7R`ZT fD   13.6 定义电极区域 178 au}0PnA;   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Hr,lA(   13.8 运行模拟 182 ;<)-*?m9   13.9 创建脚本 184 Gt%? [   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 tlxjs]{0E   14.1 理论背景 186 Hr,gV2n   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ]}Hv,a    14.3 生成脚本数据 190 \,#4+&4b   14.4 导出散射数据 193 nhxd   14.5 创建臂 194 GDQg:MgX   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 2F@<{ v4   14.7 加载两个臂的文件 200 OuIW|gIu0   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 LYT<o FE-   14.9 连接元件 202 EsxTBg   14.10 运行模拟 203 V'hz1roe   14.11 创建图以查看结果 204 UHl/AM>!

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