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《OptiBPM入门教程》
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infotek
2023-04-24 14:24
《OptiBPM入门教程》
U&/Jh^Yy
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。
R gEKs"e
GjA;o3(
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。
/9WR>NU AO
g/4.^c
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。
b#.hw2?a`
`W8GfbL
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。
+aV>$Y
8KW}XG
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。
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xUzSS @ot^
《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
>"S'R 9t
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月
M,PZ|=V6a
Xt /muV
Z| +/Wl-h
目 录
xk} YeNVj
1 入门指南 4
l9q ygh
1.1 OptiBPM安装及说明 4
bI=\n)sEz
1.2 OptiBPM简介 5
"S^;X @# v
1.3 光波导介绍 8
8Hs>+Udl
1.4 快速入门 8
s &M6DFlA
2 创建一个简单的MMI耦合器 28
A[!Fg0X0
2.1 定义MMI耦合器材料 28
t@!X1?`w
2.2 定义布局设置 29
+tOBt("5/
2.3 创建一个MMI耦合器 31
N Q{ X IN~
2.4 插入input plane 35
nKh._bvfX
2.5 运行模拟 39
:*6tbUp
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
'\ dFhYs{*
3 创建一个单弯曲器件 44
g{f1JTJ7
3.1 定义一个单弯曲器件 44
HH2*12e
3.2 定义布局设置 45
[cru+c+O:
3.3 创建一个弧形波导 46
ho@f}4jhQ3
3.4 插入入射面 49
rGRxofi.
3.5 选择输出数据文件 53
vBQ5-00YY=
3.6 运行模拟 54
~c :e0}
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
7^Jszd:c08
4 创建一个MMI星形耦合器 60
RWXj)H)w
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
FcsEv {#U
4.2 定义布局设置 61
7 4aap 2^
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
l8% x(N4
4.4 插入输入面 62
P~i^V;g
4.5 运行模拟 63
qw0tw2|
4.6 预览最大值 65
czb(&><
4.7 绘制波导 69
@iy ^a
4.8 指定输出波导的路径 69
^Q4w<s X'
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
lVXgp'!#j
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
net Kt_
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
C%"h 1zWE:
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
bP Er+?fu
5.1 定义波导材料 75
/^#k /z
5.2 定义布局设置 76
0d:t$2~C
5.3 创建波导 76
z>&Py(
5.4 修改输入平面 77
& .+[~2
5.5 指定波导的路径 78
2s y{
5.6 运行模拟 79
W2yN EiH
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
Q]w;o&eo
5.8 应用VB脚本进行模拟 82
Xe*@`&nv@
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
{ j,bV6X
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
;MCv
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
/pFg<
6.2 定义布局结构 89
vf~q %+UqK
6.3 绘制并定位波导 91
C\.? 3
6.4 生成布局脚本 95
S]9:3~
6.5 插入和编辑输入面 97
]BP/KCjAI<
6.6 运行模拟 98
1 xiq]~H
6.7 修改布局脚本 100
@+ Berb
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
5 & -fX:/
7 应用预定义扩散过程 104
H4KwbTT"+
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
_xAdvr' W
7.2 定义布局设置 106
fb wo2qe@K
7.3 设计波导 107
phl5E:fIKx
7.4 设置模拟参数 108
T!pWU*aB
7.5 运行模拟 110
EiP_V&\
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
W8yr06{]
7.7 将模板以新的名称进行保存 111
T {(6*^g<B
7.8 添加一个新的轮廓 111
EZIMp8^
7.9 创建上方的线性波导 112
11X- X
8 各向异性BPM 115
27t:-O
8.1 定义材料 116
[_L:.,] g8
8.2 创建轮廓 117
N ^ h, [
8.3 定义布局设置 118
;{q7rsE
8.4 创建线性波导 120
O<iE,PN)
8.5 设置模拟参数 121
TxN#3 m?G
8.6 预览介电常数分量 122
*ta|,
8.7 创建输入面 123
yXppu [=
8.8 运行各向异性BPM模拟 124
E} U y-
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
:8E(pq|1PB
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
bW3e*O$V
9.2 定义布局设置 130
8\. #
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
H]UM2.
9.4 编辑输入平面 132
\P }~ICZA
9.5 设置模拟参数 134
9j:?s;B
9.6 运行模拟 135
` B : Ydf
10 电光调制器 138
e xTpy
10.1 定义电解质材料 139
O#Xq0o
10.2 定义电极材料 140
UG&/0{j5XV
10.3 定义轮廓 141
Z\(+ awv
10.4 绘制波导 144
G:c)e ,pD
10.5 绘制电极 147
2z tP '
10.6 静电模拟 149
GL nj& Ve
10.7 电光模拟 151
h+,zfVJu
11 折射率(RI)扫描 155
JT[|l-\zo
11.1 定义材料和通道 155
yFl@ z
11.2 定义布局设置 157
UR1U; k
11.3 绘制线性波导 160
HR\yJt
11.4 插入输入面 160
o`M7:8G
11.5 创建脚本 161
8.{5c6G
11.6 运行模拟 163
!wJ~p:vRdY
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
C[& \Xq
12 应用用户自定义扩散轮廓 165
`cy_@Z5A
12.1 定义材料 165
-?2ThvT
12.2 创建参考轮廓 166
{]Nvq9?
12.3 定义布局设置 166
>e=tem~/
12.4 用户自定义轮廓 167
g>/,},jv[x
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
T N .mNl%
13 马赫-泽德干涉仪开关 172
(t>BO`,
13.1 定义材料 173
-Xk CbxZ
13.2 创建钛扩散轮廓 173
Iy8Ehwejd
13.3 定义晶圆 174
G9N6iKP!
13.4 创建器件 175
#)GL%{Oa
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
*S:^3{.m=
13.6 定义电极区域 178
_j}|R(s*+V
13.7 定义输入平面和模拟参数 182
w%S\)wjS
13.8 运行模拟 182
yJppPIW^
13.9 创建脚本 184
f lV QG@
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186
%%G2w6 3M
14.1 理论背景 186
XBF#ILJ
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
uPr@xff
14.3 生成脚本数据 190
pu0I hDMn
14.4 导出散射数据 193
k9 .@S
14.5 创建臂 194
9K@`n:Rw
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
FU;Tv ).
14.7 加载两个臂的文件 200
BC Jo/m
14.8 在OptiSystem内完成布局 201
aVNRhnM
14.9 连接元件 202
)_,*2|b
14.10 运行模拟 203
O:{I9V-=>s
14.11 创建图以查看结果 204
} NMA($@A
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g"`BNI]Qp
(5cc{zKtR
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