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infotek 2023-09-11 08:29

《OptiBPM入门教程》

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前  言 I#U44+c  
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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。 kM`#U *j  
T 1=M6iJ  
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。 nT"z(\i.!J  
6< Z9p@6  
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。 jq{Ix  
qE{S'XyM,  
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。 &=bI3-  
]U%Tm>s.  
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。 vNGvEJ`qn  
5Y^ YKV{  
《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 W(YJz#]6_  
上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 .~J^`/o  
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目 录 Di*>PE@  
1 入门指南 4 e{&gF1" [  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 Hr$5B2'  
1.2 OptiBPM简介 5 F1>,^qyG6  
1.3 光波导介绍 8 Gj3/&'k6  
1.4 快速入门 8 ~55>uw<  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 X;h~s:LM  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 '! (`?  
2.2 定义布局设置 29 1~ Nz6  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 M .,|cx  
2.4 插入input plane 35 m='OnTeOE  
2.5 运行模拟 39 M &J*I  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 2lRZ/xaF%P  
3 创建一个单弯曲器件 44 9[M u   
3.1 定义一个单弯曲器件 44 7Y/_/t~Y  
3.2 定义布局设置 45 f$|v  
3.3 创建一个弧形波导 46 D#0}/  
3.4 插入入射面 49 R 9(^CWs  
3.5 选择输出数据文件 53 bX,Z<BvbF  
3.6 运行模拟 54 0W> ",2|z  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 X}$S|1CjO  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 F <(Y  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ^gG,}GTl  
4.2 定义布局设置 61 JFfx9%Fq  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 \B)<<[ $  
4.4 插入输入面 62 J3=jC5=J4  
4.5 运行模拟 63 A@UnrbX:  
4.6 预览最大值 65 k4v[2y`  
4.7 绘制波导 69 M4| L  
4.8 指定输出波导的路径 69 6%TV X  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 L6T_&AiL$  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 * 7CI q  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 4y 'REC  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 M5]w U   
5.1 定义波导材料 75 x)*[>d2yd  
5.2 定义布局设置 76 R##O9BSI8Z  
5.3 创建波导 76 RW 5T}  
5.4 修改输入平面 77  l}JVRU{  
5.5 指定波导的路径 78 8g\.1<~  
5.6 运行模拟 79 Ap/WgVw;  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 [{YV<kN  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 &PbH!]yd  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ~1p f ?  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Lxl?6wZ  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 3iB8QO;pp  
6.2 定义布局结构 89 ||qW'kNWM  
6.3 绘制并定位波导 91 gb-n~m[y  
6.4 生成布局脚本 95 ;RXv%ML  
6.5 插入和编辑输入面 97 &3rh{"^9  
6.6 运行模拟 98 Ex<loVIrP$  
6.7 修改布局脚本 100 - 0zo>[c/p  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 '2NeuK-KD  
7 应用预定义扩散过程 104 .$Y[>9  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ~/t# J  
7.2 定义布局设置 106 bz1\EkLL  
7.3 设计波导 107 =Oy,SX  
7.4 设置模拟参数 108 @uc%]V<:k  
7.5 运行模拟 110 ^VA)vLj@  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 d97wiE/i<  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 `| fF)kI  
7.8 添加一个新的轮廓 111 `|gCbs95  
7.9 创建上方的线性波导 112 ,W.O*vCA  
8 各向异性BPM 115 H]cCyuCdH  
8.1 定义材料 116 M:ttzsd  
8.2 创建轮廓 117 uy$o%NL-7  
8.3 定义布局设置 118 ak R*|iK#b  
8.4 创建线性波导 120 17-K~ybc  
8.5 设置模拟参数 121 FK->|  
8.6 预览介电常数分量 122 MD%86m{Sg=  
8.7 创建输入面 123 g%K3ah v  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 IlH*s/  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Q~jUZ-qN  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 fNQecDuS  
9.2 定义布局设置 130 Q.x3_+CX  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 'INdZ8j_  
9.4 编辑输入平面 132 ur;8uv2o  
9.5 设置模拟参数 134 \5Hfe;ny-~  
9.6 运行模拟 135 zzM 'uo  
10 电光调制器 138 ^s^X nQhE  
10.1 定义电解质材料 139 y8\44WKW  
10.2 定义电极材料 140 dD=dPi#  
10.3 定义轮廓 141 %GJ, &b|  
10.4 绘制波导 144 ZZ.GpB.  
10.5 绘制电极 147 O`*}N1No[  
10.6 静电模拟 149 }psJ'aiG*  
10.7 电光模拟 151 nM@S`"  
11 折射率(RI)扫描 155 'En6h"{  
11.1 定义材料和通道 155 f"z96{zo  
11.2 定义布局设置 157 U\+o$mU^  
11.3 绘制线性波导 160 >xT8[  
11.4 插入输入面 160 .QW89e,O3  
11.5 创建脚本 161 XJ.vj+XXb  
11.6 运行模拟 163 ZZ#S\*  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 t|1?mH9  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 #5F\zeo@F?  
12.1 定义材料 165 {@k5e) Q  
12.2 创建参考轮廓 166 ?,]25q   
12.3 定义布局设置 166 @`)A )  
12.4 用户自定义轮廓 167 op;OPf,  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Y7 = *-  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 t 7+ifSrz  
13.1 定义材料 173 Ve<l7U;  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 t=5 K#SX}  
13.3 定义晶圆 174 q'[5h>Pa  
13.4 创建器件 175 s~,Ypo?  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 >A#]60w.  
13.6 定义电极区域 178 u[})|x*N  
%+qD-{&  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 SZNM$X|T  
13.8 运行模拟 182 Iell`;  
13.9 创建脚本 184 PE0A`  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 USv: + .  
14.1 理论背景 186 p1q"[)WVn^  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 n)gzHch  
14.3 生成脚本数据 190 YRqIC -_  
14.4 导出散射数据 193 ]7eQ5[ 5s  
14.5 创建臂 194 h,45-#+  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 o/ ozX4C  
14.7 加载两个臂的文件 200 b|P[\9  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 4u0=/pfi[  
14.9 连接元件 202 #3leMZ6  
14.10 运行模拟 203 u?i_N0H  
14.11 创建图以查看结果 204
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