[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 x?k6ek  
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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。 L:31t
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c;WS !.  
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。 KP i@wl3  
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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。 ~DSle 3  
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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。 o,d:{tt  
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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。 !U91  
\(u P{,ML  
《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 h0GXN\xI  
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目 录 </fzBaTo  
1 入门指南 4 7':|f"  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 iaMZ37  
1.2 OptiBPM简介 5 f}fM%0/5  
1.3 光波导介绍 8 ]UNmhF!W>u  
1.4 快速入门 8 ! _QU-  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 <|{=O9
 
2.1 定义MMI耦合器材料 28 4|~o<t8  
2.2 定义布局设置 29 :5dq<>~  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 {P*RA'H3G  
2.4 插入input plane 35 uQ{M<%K  
2.5 运行模拟 39 dfNNCPu]+  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 CzwnmSv{.  
3 创建一个单弯曲器件 44 $+Xohtt  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 RSp=If+4  
3.2 定义布局设置 45 GhX>YzD7  
3.3 创建一个弧形波导 46 *@D.=i>  
3.4 插入入射面 49 5-MI7I@l  
3.5 选择输出数据文件 53 G-Y8<mEh  
3.6 运行模拟 54 FvRog<3X  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 CrK}mbe  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 AH;h#dT  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 _- { >e  
4.2 定义布局设置 61 3t8VH`!mL{  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 wz'D4B  
4.4 插入输入面 62 1"i/*}M  
4.5 运行模拟 63 WzF/wzR  
4.6 预览最大值 65 huO_ARwK'  
4.7 绘制波导 69 Obbjl@]  
4.8 指定输出波导的路径 69 d}Q;CF3m:  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 t1D6#JP(a  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 DRal{?CH  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 zh7NXTzyf  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 B lD  
5.1 定义波导材料 75 U1I2+;"#A  
5.2 定义布局设置 76 g$uj<"^  
5.3 创建波导 76 V4_ZBeWA  
5.4 修改输入平面 77
cZA l.}/  
5.5 指定波导的路径 78 *!vwW T  
5.6 运行模拟 79 oPl^tzO  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 xM[m(m  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 2WqjNqx)6  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 kid@*.I  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 u1rT:\G1  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 L)kwMk  
6.2 定义布局结构 89 H|5\c=  
6.3 绘制并定位波导 91 d7A vx  
6.4 生成布局脚本 95 86oa>#opU  
6.5 插入和编辑输入面 97 ZPRkk?M}.  
6.6 运行模拟 98 
%R."  
6.7 修改布局脚本 100 sZ_+6+ :  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 [8[g_  
7 应用预定义扩散过程 104 ;~F&b:CyG  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 !2=<MO  
7.2 定义布局设置 106 bDK72cQ  
7.3 设计波导 107 q9|'!m5K  
7.4 设置模拟参数 108 lx(kbSxF  
7.5 运行模拟 110 ("?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 PCtf&U  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 cJ=0zEv  
7.8 添加一个新的轮廓 111 4;=+qb  
7.9 创建上方的线性波导 112 DY1UP(y  
8 各向异性BPM 115 N 8 n`f  
8.1 定义材料 116 _ ZMoPEW  
8.2 创建轮廓 117 'a[|'  
8.3 定义布局设置 118 f<?v.5($  
8.4 创建线性波导 120 ;Lr]w8d  
8.5 设置模拟参数 121 Y'H|Tk^`  
8.6 预览介电常数分量 122 c<Fr^8  
8.7 创建输入面 123 5Sl vCL  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 H85JMPZ7  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 d0YDNP%,_  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 sN"<baZ  
9.2 定义布局设置 130 OlI|.~  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 n3y`='D  
9.4 编辑输入平面 132 vq/3
a  
9.5 设置模拟参数 134 b1\.h
i  
9.6 运行模拟 135 W"$sN8K>)  
10 电光调制器 138 \SKobO?qI  
10.1 定义电解质材料 139 /-s-W<S[  
10.2 定义电极材料 140 ZMEU4?F  
10.3 定义轮廓 141 n<3qr}ZG^  
10.4 绘制波导 144 4MUN1/DId`  
10.5 绘制电极 147 4j_\_:$w<  
10.6 静电模拟 149 h9RL(Kq{  
10.7 电光模拟 151 VH M&Y-G  
11 折射率(RI)扫描 155 j]P'xrWl]8  
11.1 定义材料和通道 155 eCFMWFhC  
11.2 定义布局设置 157 , Ox$W  
11.3 绘制线性波导 160 )xm[mvt  
11.4 插入输入面 160 JCFiKt9n  
11.5 创建脚本 161 %[B^b)2  
11.6 运行模拟 163 Gu@n1/m@o  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 m55|&Ux|  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 X)Zc*9XA  
12.1 定义材料 165 mUA!GzJ~u-  
12.2 创建参考轮廓 166 FNlS)Bs  
12.3 定义布局设置 166 uHeKttR-  
12.4 用户自定义轮廓 167 s k_TKN`+  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 q
<[m(]:  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 #K&XY6cTj  
13.1 定义材料 173 z>]P_E~`}  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 3Zdwt\
OQ  
13.3 定义晶圆 174 4g+Dp&U  
13.4 创建器件 175 FdGnNDl*e  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 6U9FvPJ  
13.6 定义电极区域 178 hg7^#f95u  
 T_)G5a  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 ghGpi U$  
13.8 运行模拟 182 ?xW,2S  
13.9 创建脚本 184 9x`1VR :  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 tJ$gH;  
14.1 理论背景 186 %\^VxM  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 V!\'7-[
R  
14.3 生成脚本数据 190 8Wba Hw_  
14.4 导出散射数据 193 L.2!Q3&  
14.5 创建臂 194 Q2qT[aD,  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ?xwLe  
14.7 加载两个臂的文件 200 eHb@qKnf  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 2Q=I`H_  
14.9 连接元件 202 O!se-h5mW8  
14.10 运行模拟 203 YJGP8  
14.11 创建图以查看结果 204 ;oCSKY4  
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