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《OptiBPM入门教程》
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infotek
2023-09-11 08:29
《OptiBPM入门教程》
X#Dh k6
前 言
02 # b:
giSG 6'WA
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。
G0 nH Z6
[! dnm1
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。
yZ?_q$4kEI
\MFWK #W
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。
8x^H<y=O
zZ+LisS s&
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。
@k:f}-t
Qq FfR#
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。
c&Su d, &
-MHX1`P:Sn
《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
]=86 [A-2N
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月
[ y=$2
o+)LcoP u
E/L?D
目 录
CK!pH{n+
1 入门指南 4
A^r [_dyZ
1.1 OptiBPM安装及说明 4
/nMqEHCyg
1.2 OptiBPM简介 5
R0YC:rAt
1.3 光波导介绍 8
Z_OqXo=
1.4 快速入门 8
e/HX,sf_g
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
/P8eI3R
2.1 定义MMI耦合器材料 28
C1P t3
2.2 定义布局设置 29
s!o<Pd yJK
2.3 创建一个MMI耦合器 31
y/sWy1P7
2.4 插入input plane 35
{z[HN SyRs
2.5 运行模拟 39
fssL'DD
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
[vjkU7;7A
3 创建一个单弯曲器件 44
e2h k
3.1 定义一个单弯曲器件 44
s<r.+zqW
3.2 定义布局设置 45
x4m_(Ct K
3.3 创建一个弧形波导 46
B =Jd%Av
3.4 插入入射面 49
R H'F<!p
3.5 选择输出数据文件 53
/w xxcq
3.6 运行模拟 54
c"sw@<HG
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
Ff#N|L'9_
4 创建一个MMI星形耦合器 60
RoM*Qjw
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
jf)JPa _
4.2 定义布局设置 61
E Pd.at A
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
7jg(j~tQ
4.4 插入输入面 62
<T_Nlar^^
4.5 运行模拟 63
;k41+O:f@
4.6 预览最大值 65
>'1Q"$;
4.7 绘制波导 69
v!'@NW_
4.8 指定输出波导的路径 69
"RJk7]p`*
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
4#7@KhK}
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
O"-PN F,J
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
em9]WSfZ@`
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
QsF<=b~
5.1 定义波导材料 75
~z1KD)^
5.2 定义布局设置 76
fi4/@tV?$L
5.3 创建波导 76
q}A3"$-F
5.4 修改输入平面 77
}?q nwx.
5.5 指定波导的路径 78
}9Dv\"t5
5.6 运行模拟 79
. ;@) 5"
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
+U/ "F|M
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
zUgkY`]:BJ
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
l'{goy f
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
p*&LEjaVM4
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
3{L vKe
6.2 定义布局结构 89
]jY)M<:J4
6.3 绘制并定位波导 91
I8%'Z>E(
6.4 生成布局脚本 95
B l/e>@M
6.5 插入和编辑输入面 97
oD}FJ vV
6.6 运行模拟 98
6=lQT 9u{
6.7 修改布局脚本 100
j eBj
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
BMj &*p 8R
7 应用预定义扩散过程 104
eD1MP<>h
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
z 4fK{S
7.2 定义布局设置 106
dvWlx]'
7.3 设计波导 107
+bd{W]={
7.4 设置模拟参数 108
d\Z4?@T<5
7.5 运行模拟 110
3@ukkO)
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
;Wh[q*A
7.7 将模板以新的名称进行保存 111
:8L61d2(
7.8 添加一个新的轮廓 111
S_ -mmzC(
7.9 创建上方的线性波导 112
+~{nU'
8 各向异性BPM 115
k 5r*?Os
8.1 定义材料 116
j W$f(qAbm
8.2 创建轮廓 117
>)Z2bCe
8.3 定义布局设置 118
WIl S^?5I<
8.4 创建线性波导 120
]G&\L~P
8.5 设置模拟参数 121
r$eL-jQmn
8.6 预览介电常数分量 122
yWk:u 5
8.7 创建输入面 123
; S27m]Q?
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
`/Jr8J_
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
>Ez}r(QQ^
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
uOUw8
9.2 定义布局设置 130
A"ph!* i{
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
os ud
9.4 编辑输入平面 132
H.~+{jTr
9.5 设置模拟参数 134
' u%;6'y
9.6 运行模拟 135
][qA@3^Tw
10 电光调制器 138
] r+I D
10.1 定义电解质材料 139
K{h]./%
10.2 定义电极材料 140
^o<Nz8
10.3 定义轮廓 141
}slEkpk? ]
10.4 绘制波导 144
EHJc*WFPU-
10.5 绘制电极 147
#!j&L6
10.6 静电模拟 149
5d;K.O
10.7 电光模拟 151
jXva ?_
11 折射率(RI)扫描 155
~;a* Oxt
11.1 定义材料和通道 155
\aRB
11.2 定义布局设置 157
Y(mwJud|
11.3 绘制线性波导 160
Y{{,62D
11.4 插入输入面 160
~a)2 0
11.5 创建脚本 161
-0){C|,6
11.6 运行模拟 163
uty]-k
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
ht!:e>z&4
12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Ok"we c+,
12.1 定义材料 165
cl8Mv
12.2 创建参考轮廓 166
V:np cKpu
12.3 定义布局设置 166
Fd0FG A&L
12.4 用户自定义轮廓 167
| '(IWU
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
8[XNFFUZs
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
F<1'M#bl
13.1 定义材料 173
N#qoKY(#
13.2 创建钛扩散轮廓 173
^U1 +D^AJ
13.3 定义晶圆 174
bJvRQrj*3
13.4 创建器件 175
L(YT6Vmm+t
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
xk<0QYv
13.6 定义电极区域 178
'a9.JS[pj
`Q[$R &\
13.7 定义输入平面和模拟参数 182
uu #+| ZD
13.8 运行模拟 182
A]slssE+
13.9 创建脚本 184
XiUsaoQm3
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
\8H"l cj:
14.1 理论背景 186
-#hl& ^u$
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
'c]&{-w<i
14.3 生成脚本数据 190
+%^xz 1m
14.4 导出散射数据 193
? -tw *2+
14.5 创建臂 194
#6 nA^K}
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
q9Wtu7/
14.7 加载两个臂的文件 200
6Vo}Uaq4
14.8 在OptiSystem内完成布局 201
zj}efv< e
14.9 连接元件 202
S|i //I%_
14.10 运行模拟 203
!o7. L%S
14.11 创建图以查看结果 204
B.b)Y E '
Y"U&3e,
uDUS R+E>
<aS1 bQgaU
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