《OptiBPM入门教程》

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前言 3J{vt"dS
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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。 V >Hf9sZ
q_ %cbAcD
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。 Gih[i\%Q
RW_q~bA9
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。 6 {}JbRNf
Y#FO5O%W
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。 ][d,l\gu+s
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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。 =p@8z /u
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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 EVt?C+

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 |%1?3Mpn

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目录 auHFir8f
1 入门指南 4 Ue*C>F
1.1 OptiBPM安装及说明 4 |Ps% M|8~
1.2 OptiBPM简介 5 $Z?\>K0i
1.3 光波导介绍 8 ar.AL'
1.4 快速入门 8 W2Luz;(U
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ?m0IehI
2.1 定义MMI耦合器材料 28 Jq ]:<TQ
2.2 定义布局设置 29 |E@djosyC
2.3 创建一个MMI耦合器 31 Xf d*D
2.4 插入input plane 35 DNkWOY#{
2.5 运行模拟 39 ?":'O#E
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 U7iuY~L
3 创建一个单弯曲器件 44 ]XA4;7
3.1 定义一个单弯曲器件 44 %UZVb V
3.2 定义布局设置 45 s '?GH
3.3 创建一个弧形波导 46 Y[Ltrk{
3.4 插入入射面 49 ZH,4oF
3.5 选择输出数据文件 53 a%BeqSZh
3.6 运行模拟 54 FP^{=0
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Nt:9MG>1
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Ad$n4Ze
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 AoaN22
4.2 定义布局设置 61 xJZ@DR,#
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 *[+)7
4.4 插入输入面 62 QHt4",Ij
4.5 运行模拟 63 O 5Nb
4.6 预览最大值 65 ?BA^YF
4.7 绘制波导 69 ($nrqAv4
4.8 指定输出波导的路径 69 vuQ%dDxI
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 m~#%Q?_ %
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 jJZgK$5+
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 qTQ!jN
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 fyWO
5.1 定义波导材料 75 Zm ogM7B
5.2 定义布局设置 76 =PHIpFIuk
5.3 创建波导 76 o4b~4h{%
5.4 修改输入平面 77 !ZRs;UZ>o
5.5 指定波导的路径 78 6\jf|:h
5.6 运行模拟 79 8>WVodv
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 -fI@])$9J
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 76cG90!Z
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 4Kwh?8.
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 z*$q8Z&7rg
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 '1^B+m
6.2 定义布局结构 89 -62'}%?A<C
6.3 绘制并定位波导 91 )~6zYJ2
6.4 生成布局脚本 95 Ez~'^s@
6.5 插入和编辑输入面 97 X[gn+6WB%
6.6 运行模拟 98 6x)$Dl
6.7 修改布局脚本 100 VdSv
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 y! .J
7 应用预定义扩散过程 104 '_k+WH&
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 `1OgYs
7.2 定义布局设置 106 4_v]O
7.3 设计波导 107 xM[Vc
7.4 设置模拟参数 108 iJ' xh n
7.5 运行模拟 110 {gNV[45
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 *+'2?*
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 "P-lSF?T
7.8 添加一个新的轮廓 111 VQ5nq'{v
7.9 创建上方的线性波导 112 W|:lVAP.|}
8 各向异性BPM 115 !+)AeDc:j
8.1 定义材料 116 UO*Ymj 1
8.2 创建轮廓 117 p[lNy{u~M
8.3 定义布局设置 118 +ISz?~8
8.4 创建线性波导 120 Io4(f
8.5 设置模拟参数 121 ~_IHaw$hg
8.6 预览介电常数分量 122 v:Tzv^
8.7 创建输入面 123 ZQ^r`W9_+
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 jcNT<}k C
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 iy.2A!f^.
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Ghl'nqPlm
9.2 定义布局设置 130 AcI,N~~
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 pD]0`L-HJU
9.4 编辑输入平面 132 I1oje0$
9.5 设置模拟参数 134 joKIrS0y
9.6 运行模拟 135 u]u[(K5F
10 电光调制器 138 @';B_iQ
10.1 定义电解质材料 139 1&;QyTN
10.2 定义电极材料 140 -/{4Jf Wf
10.3 定义轮廓 141 f7h*Vu`>
10.4 绘制波导 144 mWR4|1(
10.5 绘制电极 147 9% l%
10.6 静电模拟 149 kn)t'_jC
10.7 电光模拟 151 uZfnzd)c
11 折射率(RI)扫描 155 V-n&oCS+f
11.1 定义材料和通道 155 Xc"&0v%;#
11.2 定义布局设置 157 %sHF-n5P
11.3 绘制线性波导 160 U9D!GKVp
11.4 插入输入面 160 \AL f$88>@
11.5 创建脚本 161 <E\$3Ym9
11.6 运行模拟 163 5JEbe
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 yaq'Lt`
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 iyj+:t/
12.1 定义材料 165 pV4Whq$
12.2 创建参考轮廓 166 Ig3;E+*>
12.3 定义布局设置 166 |FD}e)
12.4 用户自定义轮廓 167 8-y{a.,u.
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 7jnIv];i
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 k} ]T;|h]
13.1 定义材料 173 /Uo y/}!
13.2 创建钛扩散轮廓 173 zC_<(4$-"
13.3 定义晶圆 174 +)2s-A f-
13.4 创建器件 175 Y"OG@1V;8
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 >#,G}xf
13.6 定义电极区域 178 Ag F,aZU
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 h3dsd
13.8 运行模拟 182 0b4R
13.9 创建脚本 184 It2" x;
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 [<'-yQ{l\
14.1 理论背景 186 J'N!Omz
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 +cD!1IT:
14.3 生成脚本数据 190 F(t=!k,4\
14.4 导出散射数据 193 kcb.Wz~=
14.5 创建臂 194 NPFpq,P>
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 gJ2>(k03y
14.7 加载两个臂的文件 200 x\Z'2?u}
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 \GHiLs,!
14.9 连接元件 202 Bz5-ITX
14.10 运行模拟 203 i1S>yV^l
14.11 创建图以查看结果 204 gi0W;q
|&Ym@Jyj
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有兴趣可以扫码加微联系[attachment=117851] 3e(ehLc4DJ
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