《OptiBPM入门教程》

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前言 Y+0HC2(o
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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。 Nr#" 5<W
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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。 5svM3 #
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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。 -N~eb^3[c
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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。 {Jn*{5tZ>
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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。 n+9rx]W,
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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 1<TB{}b Z

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 0; BX

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目录 @^UnrKSd
1 入门指南 4 [)S&PK
1.1 OptiBPM安装及说明 4 .tH[A[/1 a
1.2 OptiBPM简介 5 hX&Jq%{oa
1.3 光波导介绍 8 h}knn3"S
1.4 快速入门 8 ;N;['xcx;
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 LOX}
2.1 定义MMI耦合器材料 28 3yp?|>e
2.2 定义布局设置 29 C^8n;i9
2.3 创建一个MMI耦合器 31 5KIlU78
2.4 插入input plane 35 j8#xNA
2.5 运行模拟 39 ! uX0G4
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 FQW{c3%qZ
3 创建一个单弯曲器件 44 ?&rt)/DV,
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;2%8tV$V
3.2 定义布局设置 45 GZCXm+
3.3 创建一个弧形波导 46 Lk>o`<*
3.4 插入入射面 49 "-afHXED
3.5 选择输出数据文件 53 L$Yg*]\
3.6 运行模拟 54 F*rsi7#!pG
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 hF;TX.Y6
4 创建一个MMI星形耦合器 60 xq-TT2}<L
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 l`k""f69W
4.2 定义布局设置 61 bji^b@us_
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 lJIcU RI4
4.4 插入输入面 62 U+2U#v=<
4.5 运行模拟 63 #[$zbZ(I>:
4.6 预览最大值 65 NL}Q3Vv1.
4.7 绘制波导 69 _KZ&/
4.8 指定输出波导的路径 69 Is1(]^EE*
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 S<nf"oy_K
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 wpI_yp
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 jWjp0ii
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 {;-wXzv`
5.1 定义波导材料 75 iPeW;=-2Wk
5.2 定义布局设置 76 5R}K8"d
5.3 创建波导 76 TkyP_*
5.4 修改输入平面 77 &$L6*+`h#
5.5 指定波导的路径 78 5zi}OGtXv
5.6 运行模拟 79 N.D7
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Z;M th#
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 (N[R`LN
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 5 ^867
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 AJ"a
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Lh;U2pA
6.2 定义布局结构 89 rJ=r_v
6.3 绘制并定位波导 91 67D{^K"KT
6.4 生成布局脚本 95 [ @ASAhV^+
6.5 插入和编辑输入面 97 oGvk,mh"(
6.6 运行模拟 98 rm?C_
6.7 修改布局脚本 100 Ouos f1
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 e]DuV)k&
7 应用预定义扩散过程 104 G<:gNWXd\
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 a>8&B
7.2 定义布局设置 106 g)L<xN8
7.3 设计波导 107 R>T9 H0
7.4 设置模拟参数 108 !))!!{
7.5 运行模拟 110 U ljWBd
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 KEfwsNSc%
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 nI7v:h4
7.8 添加一个新的轮廓 111 ?d' vIpzO!
7.9 创建上方的线性波导 112 WG]`Sy
8 各向异性BPM 115 2|\WaH9P
8.1 定义材料 116 :`B70D8ku
8.2 创建轮廓 117 &N.]8x5A
8.3 定义布局设置 118 rd1EA|T
8.4 创建线性波导 120 Hj97&C{Q^
8.5 设置模拟参数 121 a&Z;$
8.6 预览介电常数分量 122 Mi)h<lY
8.7 创建输入面 123 MWq1 "c
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 q#PMQR"C
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1YScZ
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ^y.|KA3[
9.2 定义布局设置 130 XIBm8IkF
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Rrw6\iO
9.4 编辑输入平面 132 LZ}m;
9.5 设置模拟参数 134 %;,4qB
9.6 运行模拟 135 "@YtxYTW-
10 电光调制器 138 5Zuk`%O
10.1 定义电解质材料 139 >XPR)&t
10.2 定义电极材料 140 pmc)$3u
10.3 定义轮廓 141 V='A;gs
10.4 绘制波导 144 GJIZu&C
10.5 绘制电极 147 R5N~%Dg)3
10.6 静电模拟 149 F60?%gg
10.7 电光模拟 151 N{#9gr3zi
11 折射率(RI)扫描 155 y*e({fio_
11.1 定义材料和通道 155 a"m-&mN
11.2 定义布局设置 157 #ON^6f2
11.3 绘制线性波导 160 *r)dtI*
11.4 插入输入面 160 0@wXE\s
11.5 创建脚本 161 "Pl.G[Buc-
11.6 运行模拟 163 x}~Z[bx
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 PckAL
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1EWskmp
12.1 定义材料 165 H"c2kno9
12.2 创建参考轮廓 166 M^{=&
12.3 定义布局设置 166 +zf`_1+)U
12.4 用户自定义轮廓 167 /h 4rW>8D2
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 vLpIVNA]]Y
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 #<d'=R[AK
13.1 定义材料 173 ,z~"Mst
13.2 创建钛扩散轮廓 173 Z5eM
13.3 定义晶圆 174 0[p"8+x
13.4 创建器件 175 e"|ZTg+U
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 3LZvlcLb
13.6 定义电极区域 178 7LsVlT[
q;.LK8M
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ,V[|c$
13.8 运行模拟 182 iL|5}x5\
13.9 创建脚本 184 hE7rnn{
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 SN]Na<P
14.1 理论背景 186 hjz`0AS
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 <B!DwMk;.
14.3 生成脚本数据 190 (5e4>p&+
14.4 导出散射数据 193 kAs=5_?I
14.5 创建臂 194 :qj7i(
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 |3g'~E?$
14.7 加载两个臂的文件 200 N%9?8X[5
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 "A0y&^4B@
14.9 连接元件 202 h:i FLSf
14.10 运行模拟 203 e?pQuF~
14.11 创建图以查看结果 204
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