《OptiBPM入门教程》

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前言 + 660/ e8N
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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。 \IudS{ .?;
\j BA4?(S
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。 &N+`O)$
hn/yX|4c(
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。 sX*L[3!vN
l%?4L/J)#
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。 <r>Sj/w<D
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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。 K)+]as
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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 @,c`#,F/

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 n6M#Xc'JA

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目录 ]l+<-
1 入门指南 4 ._<, Eodv
1.1 OptiBPM安装及说明 4 sX3qrRY
1.2 OptiBPM简介 5 Qnt9x,1m_
1.3 光波导介绍 8 Uq{$j5p8
1.4 快速入门 8 :xbj& l
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 |-S+x]9
2.1 定义MMI耦合器材料 28 :*DWL!a
2.2 定义布局设置 29 /0fHkj/J=B
2.3 创建一个MMI耦合器 31 kt\,$.v8
2.4 插入input plane 35 y65lbl%Zn
2.5 运行模拟 39 E`hR(UL ?
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 XZ3fWcw[
3 创建一个单弯曲器件 44 Ht/#d6cQ
3.1 定义一个单弯曲器件 44 t.VVE:A^%
3.2 定义布局设置 45 :PY6J}:&#
3.3 创建一个弧形波导 46 cR,'aX
3.4 插入入射面 49 fR+{gazk n
3.5 选择输出数据文件 53 G-K{
3.6 运行模拟 54 D]rYg'
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 B.;@i;7L
4 创建一个MMI星形耦合器 60 XzqB=iX
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 a^E>LJL
4.2 定义布局设置 61 ocMTTVo
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 bmi",UZ:F
4.4 插入输入面 62 .XRe:\8mc
4.5 运行模拟 63 ^8]7
4.6 预览最大值 65 ~ qaT jSP
4.7 绘制波导 69 fkImX:|q
4.8 指定输出波导的路径 69 \.p; 4V&
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 i_*.
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 @p}_"BHYWt
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 ],~[^0
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 J=(i0A
5.1 定义波导材料 75 zxD=q5in
5.2 定义布局设置 76 2Ub-ufkU
5.3 创建波导 76 6gO( 8
5.4 修改输入平面 77 XP:fL NpQ
5.5 指定波导的路径 78 @]8flb )T
5.6 运行模拟 79 }$qrNbLJ
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 >9i>A:
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 $>uUn3hSx\
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ,O:p`"3`0=
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 \*qradgx$
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 }Qe(6'l_
6.2 定义布局结构 89 {Oq8A.daJ
6.3 绘制并定位波导 91 v.vkQQ0[9
6.4 生成布局脚本 95 (: kn)
6.5 插入和编辑输入面 97 0dS(g&ZR
6.6 运行模拟 98 N#)Klq87z
6.7 修改布局脚本 100 )Y'g;
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 4g}r+!T
7 应用预定义扩散过程 104 <SOG?Lh~
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 I|K!hQ"m
7.2 定义布局设置 106 v<)&JlR
7.3 设计波导 107 02tN=}Cj)
7.4 设置模拟参数 108 o"L8n(\
7.5 运行模拟 110 Qt_KUtD
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ;mz#$"(
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 hNkv lk'Ui
7.8 添加一个新的轮廓 111 J kAd3ls
7.9 创建上方的线性波导 112 ^`aw5 +S
8 各向异性BPM 115 UzIE,A
8.1 定义材料 116 bj 8pqw|;
8.2 创建轮廓 117 tlg}"lY
8.3 定义布局设置 118 :[f[-F
8.4 创建线性波导 120 %H&WihQ
8.5 设置模拟参数 121 i O?f&u
8.6 预览介电常数分量 122 PNo:vRtsq
8.7 创建输入面 123 R+e)TR7+
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 b\o>4T
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 r|\{!;7
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *)I^+zN
9.2 定义布局设置 130 ].aFdy
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ht>/7.p]
9.4 编辑输入平面 132 m-;8O /
9.5 设置模拟参数 134 ,O-_Pv
9.6 运行模拟 135 >hq{:m
10 电光调制器 138 q@XJ,e1A
10.1 定义电解质材料 139 ^-mWk?>
10.2 定义电极材料 140 LikCIO
10.3 定义轮廓 141 _y>drvg
10.4 绘制波导 144 yM9>)SE5`
10.5 绘制电极 147 C!+PBk[9
10.6 静电模拟 149 z j#<X
10.7 电光模拟 151 hJSWh5]
11 折射率(RI)扫描 155 V lO^0r^z
11.1 定义材料和通道 155 M2d&7>N
11.2 定义布局设置 157 XkoPN]0n
11.3 绘制线性波导 160 6-/W4L)?>
11.4 插入输入面 160 y:$qX*+9e
11.5 创建脚本 161 '73}{" '
11.6 运行模拟 163 'Z9UqEGV
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 (Pw,3CbJ
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ][V`ym-e
12.1 定义材料 165 DrAIQ7Jd
12.2 创建参考轮廓 166 cq gCcO,
12.3 定义布局设置 166 4oryTckS
12.4 用户自定义轮廓 167 ePv`R'#
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 /n>vPJvz
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 OkISRj'!U
13.1 定义材料 173 N=T}
13.2 创建钛扩散轮廓 173 T<Qa`|5>
13.3 定义晶圆 174 |*h{GX.(
13.4 创建器件 175 9xw"NcL
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 oAB:H\
13.6 定义电极区域 178 )t7MD(
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 |S@
13.8 运行模拟 182 T@#?{eA
13.9 创建脚本 184 h&d"|<
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 C0Fd<|[
14.1 理论背景 186 s?->2gxhx
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Y9vi&G?Jl
14.3 生成脚本数据 190 rLmc(-q
14.4 导出散射数据 193 BBV>QL
14.5 创建臂 194 ZfVY:U:o>
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 F|.tn`j]U
14.7 加载两个臂的文件 200 M}CxCEdDB]
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ev+H{5W8
14.9 连接元件 202 vJVh%l+
14.10 运行模拟 203 3b_/QT5!
14.11 创建图以查看结果 204 _!Tjb^
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有兴趣可以扫码加微联系[attachment=117851] P(Zj}tGN
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