[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

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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。 JZ:yPvJ  
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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。 pDvznp
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,LmP >Q.  
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。 Wa&!1' @  
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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。 cJTwgm?  
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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。 |pq9i)e&  
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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 V s=o@  
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目 录 ~$"2,&  
1 入门指南 4 "J+4  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 kl9~obX 1  
1.2 OptiBPM简介 5 ]T2Nr[vu  
1.3 光波导介绍 8 r}D#(G$  
1.4 快速入门 8 \[*q~95$v  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 apfr>L3  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 iy]?j$B$  
2.2 定义布局设置 29 $p$p C/:%  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 rcY &n^:  
2.4 插入input plane 35 <l5m\A  
2.5 运行模拟 39 &%t&[Se_~  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 Nv6"c<(L=  
3 创建一个单弯曲器件 44 MHye!T6fO\  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 u3pFH(
 
3.2 定义布局设置 45 IvI..#EzG  
3.3 创建一个弧形波导 46 8VO];+N  
3.4 插入入射面 49 |(PS bu  
3.5 选择输出数据文件 53 x',6VTz^  
3.6 运行模拟 54 }@tgc?CD  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 1)zXv  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ~{vB2  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 N>]J$[j  
4.2 定义布局设置 61 mo(>SnS<  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 i27)c)\BM  
4.4 插入输入面 62  jIH^  
4.5 运行模拟 63 Y~UAE.  
4.6 预览最大值 65 f#w u~*c  
4.7 绘制波导 69 VYO1qj  
4.8 指定输出波导的路径 69 oVPr`]  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 NuD|%Ebs  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ecQ,DOX|b  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 xk7Dx}  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 _:p-\Oo.  
5.1 定义波导材料 75 kLU-4W5t  
5.2 定义布局设置 76 D3P/: 4  
5.3 创建波导 76 5/7(>ivn  
5.4 修改输入平面 77 _nxH
;Za  
5.5 指定波导的路径 78 DX+zK'34  
5.6 运行模拟 79 [;sTl~gC  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 b(Tv
c  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 a }*i [  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 a'dlAda  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 -)}Z $;1a  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 N@}h  
6.2 定义布局结构 89 57gt"f  
6.3 绘制并定位波导 91 5s`r&2 w  
6.4 生成布局脚本 95 =+ >>l0=_v  
6.5 插入和编辑输入面 97 xSSEDfq  
6.6 运行模拟 98 ;e/F( J  
6.7 修改布局脚本 100 150-'Q  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 6o(IL-0]c  
7 应用预定义扩散过程 104 GdVF;  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 >8=lX`9f{  
7.2 定义布局设置 106 g=@d!]Z~[  
7.3 设计波导 107 4nh=Dq[  
7.4 设置模拟参数 108 vlE]RB  
7.5 运行模拟 110 f% )9!qeW  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 *pv<ZF0>  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 v~x4Y,m%  
7.8 添加一个新的轮廓 111 5Pn.c!  
7.9 创建上方的线性波导 112 +jF2{"  
8 各向异性BPM 115 Ro"'f7(v.  
8.1 定义材料 116 &r4|WM/ec  
8.2 创建轮廓 117 #u8#< ,w  
8.3 定义布局设置 118 OWT%XUW=  
8.4 创建线性波导 120 Y68A+ B.  
8.5 设置模拟参数 121 Xo/H+[;X  
8.6 预览介电常数分量 122 Rb&9!z  
8.7 创建输入面 123 m|{^T/kIbQ  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ]77f`<q<}!  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 0F/[GZ<k  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
2Ki_d  
9.2 定义布局设置 130 S)j(%
g  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 09jE7g @X}  
9.4 编辑输入平面 132 Y<irNp9  
9.5 设置模拟参数 134 CW?Z\  
9.6 运行模拟 135 K.Y`/<  
10 电光调制器 138 /(51\RYkir  
10.1 定义电解质材料 139 c$7~EP  
10.2 定义电极材料 140 }_
XiRm<  
10.3 定义轮廓 141 }^&f {   
10.4 绘制波导 144 tzIP4CR~F&  
10.5 绘制电极 147 p^<(.+P4  
10.6 静电模拟 149 '6&o:t  
10.7 电光模拟 151 f'@ L|&w  
11 折射率(RI)扫描 155 rVoV@,P  
11.1 定义材料和通道 155 Hxgc9Fis  
11.2 定义布局设置 157 It&CM,=t  
11.3 绘制线性波导 160 z06,$OYz  
11.4 插入输入面 160 _OuNX.yrG  
11.5 创建脚本 161 m x |V)  
11.6 运行模拟 163 86Q3d%;-yo  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 d9;&Y?fp  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 c:7F 2+p  
12.1 定义材料 165 Y'iyfnk  
12.2 创建参考轮廓 166 6{1=3.CL  
12.3 定义布局设置 166 $KGMAg/H  
12.4 用户自定义轮廓 167 j_N<aX  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 &TQ~!ZMOR"  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 0
h*
Le  
13.1 定义材料 173 .G!xcQ`?  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 S,AxrQc  
13.3 定义晶圆 174 }" vxYB!h3  
13.4 创建器件 175 *0!p_Hco  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 C`g "Mk8  
13.6 定义电极区域 178 eQu(3sYb  
L4m Vk  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 xS/W}-dPv  
13.8 运行模拟 182 /#M1J:SV  
13.9 创建脚本 184 D~ Y6%9  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 8e*skL  
14.1 理论背景 186 S1U0sP@o  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Nb&j?./  
14.3 生成脚本数据 190 ya8p 4N{_  
14.4 导出散射数据 193 aM;SE9/U  
14.5 创建臂 194 iv *$!\Cd  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 06f%{mAZS  
14.7 加载两个臂的文件 200 ?`Yu~a{  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 w_Slg&S  
14.9 连接元件 202 z0<
E3t  
14.10 运行模拟 203 O?Bf (y  
14.11 创建图以查看结果 204 Bc"MOSV0  
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