《OptiBPM入门教程》

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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。 68G] a N3
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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。 22(]x}`
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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。 '~x_
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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。 M97p.;;
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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。 1*`JcUn,>
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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 5'L}LT8p@

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 ,i((;/O6

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目录 V?=zuB?'
1 入门指南 4 nhaoh!8A6
1.1 OptiBPM安装及说明 4 O%h 97^%k
1.2 OptiBPM简介 5 aRb:.\ \zc
1.3 光波导介绍 8 )( jNd&H
1.4 快速入门 8 aNf3 R;*
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 sn-+F%[
2.1 定义MMI耦合器材料 28 (Y@|h%1W
2.2 定义布局设置 29 :s5<AT Q
2.3 创建一个MMI耦合器 31 N#-\JlJ)
2.4 插入input plane 35 )ZT0zIG
2.5 运行模拟 39 }[R@HmN
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 nf@u7*#6
3 创建一个单弯曲器件 44 ?ut juMdl
3.1 定义一个单弯曲器件 44 _A0avMD}
3.2 定义布局设置 45 Vy*Z"k
3.3 创建一个弧形波导 46 S{|)9EKw
3.4 插入入射面 49 ,rPyXS9Sa{
3.5 选择输出数据文件 53 YVV $g-D}
3.6 运行模拟 54 xB]v
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 V<I${i$]0
4 创建一个MMI星形耦合器 60 03jBN2[!
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 XA^:n+Yo
4.2 定义布局设置 61 }K]VlFR
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 'cc4Y~0s
4.4 插入输入面 62 jWmBUHCb
4.5 运行模拟 63 dM$G)9N)K
4.6 预览最大值 65 L6}x3
4.7 绘制波导 69 'r <BaL
4.8 指定输出波导的路径 69 u:kY4T+Z
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 ![C$H5
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 E|#R0n*
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 rKO*A7vE
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 &\br_
5.1 定义波导材料 75 P`v~L;f
5.2 定义布局设置 76 9 3I9`!e
5.3 创建波导 76 fmN)~-DV9`
5.4 修改输入平面 77 90v18k
5.5 指定波导的路径 78 h>Pg:*N,(
5.6 运行模拟 79 [gY__
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 r1?FH2Ns
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 vrDRSc6_
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ~7H.<kJt
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 oeKc-[r
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 DfFPGFv
6.2 定义布局结构 89 #IwB
6.3 绘制并定位波导 91 &;3z 1s/
6.4 生成布局脚本 95 vw6FvE`lC
6.5 插入和编辑输入面 97 ZKL%rp_
6.6 运行模拟 98 [\F,\
6.7 修改布局脚本 100 *<j@+Ch
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 JNl+UH:.
7 应用预定义扩散过程 104 ;z=C]kI6M
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 A^pp'{ !.
7.2 定义布局设置 106 xT8"+}
7.3 设计波导 107 J8DbAB4X
7.4 设置模拟参数 108 n(1"6
7.5 运行模拟 110 *G=AhH$t
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 K)@Buu&,p
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ]vFmY
7.8 添加一个新的轮廓 111 j( :A
7.9 创建上方的线性波导 112 3?(p;
8 各向异性BPM 115 ?{IvA:
8.1 定义材料 116 MF(~!SOIG
8.2 创建轮廓 117 O{R5<"g
8.3 定义布局设置 118 RV(z>XM
8.4 创建线性波导 120 P9^h>sV
8.5 设置模拟参数 121 }O{"qs#)
8.6 预览介电常数分量 122 { "c,P:S]
8.7 创建输入面 123 xxn&{\ ?
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 'E,Yht=/}
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 eP?|U.on
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 #^V"=RbD
9.2 定义布局设置 130 1w^[Eno$$
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ^w\uOd`
9.4 编辑输入平面 132 Q1[s{,
9.5 设置模拟参数 134 1ouTZ'c?
9.6 运行模拟 135 t}gqk'
10 电光调制器 138 'b,D;'v
10.1 定义电解质材料 139 _@TTVd
10.2 定义电极材料 140 xGA0] _
10.3 定义轮廓 141 \&90$>h
10.4 绘制波导 144 ;N|>pSzmL
10.5 绘制电极 147 ^IYN"yX_
10.6 静电模拟 149 uSjMqfK
10.7 电光模拟 151 RGLqn{<V
11 折射率(RI)扫描 155 {jI/9
11.1 定义材料和通道 155 N-]n>E
11.2 定义布局设置 157 |L&V-f&K
11.3 绘制线性波导 160 [_-K
11.4 插入输入面 160 K_}acU
11.5 创建脚本 161 P|U>(9;P,
11.6 运行模拟 163 7d5x4^EYE
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 RI;RE/Z
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 swA"_A8>u
12.1 定义材料 165 .Ps;O
12.2 创建参考轮廓 166 -~k2Gy;E
12.3 定义布局设置 166 oJ+$&P(
12.4 用户自定义轮廓 167 c`QsKwa
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 =qvU9p2o
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 5KSsRq/8"
13.1 定义材料 173 Gov{jksr
13.2 创建钛扩散轮廓 173 \zwb>^
13.3 定义晶圆 174 0a'y\f:6*
13.4 创建器件 175 H<yec"
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 {xX|5/z
13.6 定义电极区域 178 RT>3\qhZ
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