[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。 ,n+~S^r  
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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。 B6a   
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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。 C")NNs=  
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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。 0Fm,F&12  
+q4AK<y-  
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。 })@LvYK  
W_N!f=HW  
《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 *6%r2l'kZ  
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目 录  ~/kx  
1 入门指南 4 ? v2JuhRe  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 %]i("21  
1.2 OptiBPM简介 5 v5o@l
s  
1.3 光波导介绍 8 0FD+iID  
1.4 快速入门 8 Nt'u;0  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 J~vK`+Zs  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 {]\!vG6  
2.2 定义布局设置 29 C %o^
AR  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 :.M"M$MRp8  
2.4 插入input plane 35 bfjtNF
*^  
2.5 运行模拟 39 GT"gB$Mh  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 *b0f)y3RV  
3 创建一个单弯曲器件 44 d4zqLD$A  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 j;']L}R  
3.2 定义布局设置 45 9fL48
f$  
3.3 创建一个弧形波导 46 :X6A9jmd  
3.4 插入入射面 49 f}>S"fFI  
3.5 选择输出数据文件 53 k
drya  
3.6 运行模拟 54 ;ywQk| r  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 
PjkJsH  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 &<sN(;%0R  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 "xV9$m>
 
4.2 定义布局设置 61 qrmJJSJ  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 U0:tE>3`  
4.4 插入输入面 62 7BhRt8FSD+  
4.5 运行模拟 63 {~ngI<  
4.6 预览最大值 65 <v)Ai;l,  
4.7 绘制波导 69 wz P")}[0  
4.8 指定输出波导的路径 69 A"@C }f  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 |H4/a;]~  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Rg6e7JVu  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 GUyc
1{6  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 -l!;PV S|  
5.1 定义波导材料 75 ?*
Kewj  
5.2 定义布局设置 76 3Yd
)Fm  
5.3 创建波导 76 T?+xx^wYk  
5.4 修改输入平面 77 huau(s0um  
5.5 指定波导的路径 78 F*_mHYa;  
5.6 运行模拟 79 b)A$lP%`  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 g[P8  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 h.6yI  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 V}>0r+NL<  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 K6.
*)7$#  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 l}?'U  
6.2 定义布局结构 89 4V7{
5:oa  
6.3 绘制并定位波导 91 '~E&^K5hr  
6.4 生成布局脚本 95 \DE`tkV8  
6.5 插入和编辑输入面 97 Cp_YIcnEJ  
6.6 运行模拟 98 yp=2nU"o  
6.7 修改布局脚本 100 g=;c*{  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 yS#LT3>l  
7 应用预定义扩散过程 104 ~T')s-,l,:  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 or u.a  
7.2 定义布局设置 106 wL2d.$?TEg  
7.3 设计波导 107 > @ulvHL  
7.4 设置模拟参数 108 'W~O?  
7.5 运行模拟 110 xcz1(R  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 *fq=["O  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |/g\N,]  
7.8 添加一个新的轮廓 111 TZq']Z)#  
7.9 创建上方的线性波导 112 _wg6}3  
8 各向异性BPM 115 eA>O<Z1>  
8.1 定义材料 116 $H/3t?6h`  
8.2 创建轮廓 117
Rp)82- .  
8.3 定义布局设置 118 bf `4GD(  
8.4 创建线性波导 120 b0i]T?#  
8.5 设置模拟参数 121 w*ig[{ I  
8.6 预览介电常数分量 122 5w`v 3o  
8.7 创建输入面 123 h]<Ld9  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 EeKEw Sg  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 =@m|g )  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ~_SV`io  
9.2 定义布局设置 130 KX9+*YY,  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Q^8C*ekfg!  
9.4 编辑输入平面 132 CCX\"-C  
9.5 设置模拟参数 134 ,|b<as@X  
9.6 运行模拟 135 +E QRNbA  
10 电光调制器 138 ]OH
zE]Q  
10.1 定义电解质材料 139 DL2gui3  
10.2 定义电极材料 140 2-u>=r0L  
10.3 定义轮廓 141 k@AOE0m  
10.4 绘制波导 144 I`2hxLwh+  
10.5 绘制电极 147 >U9*  
10.6 静电模拟 149 UGEC_  
10.7 电光模拟 151 7vV3"uns  
11 折射率(RI)扫描 155
i 4eb\j  
11.1 定义材料和通道 155 &|H?J,>  
11.2 定义布局设置 157 `jJ5us  
11.3 绘制线性波导 160 5-bd1!o  
11.4 插入输入面 160 )k3zOKZ;  
11.5 创建脚本 161 "-vm=d~\  
11.6 运行模拟 163 8|?$KLz?F>  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 zHr1FxD  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 `Y/DttjL  
12.1 定义材料 165 `w]=xe  
12.2 创建参考轮廓 166 (M6B$:  
12.3 定义布局设置 166 _ EHr?b2  
12.4 用户自定义轮廓 167 5>q|c`&}E  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 H__9%p#  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 x+"~-KO8q$  
13.1 定义材料 173 CO1D.5  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 j"/i+r{"E  
13.3 定义晶圆 174 on+ c*#  
13.4 创建器件 175 ^!1mChf  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 :Cw|BX@??U  
13.6 定义电极区域 178 N9Yc\?_NU_  
k#ED#']N  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 v-X1if1%  
13.8 运行模拟 182 DTt/nmKAqJ  
13.9 创建脚本 184 H |Z9]+h)7  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 7Cx%G/(  
14.1 理论背景 186 w:Tz&$&Y$  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 _UYt  
14.3 生成脚本数据 190 "kz``6C  
14.4 导出散射数据 193 I' ej?~  
14.5 创建臂 194 4\Y2{Z>P?  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 qn6Y(@<[  
14.7 加载两个臂的文件 200 6YQ&+4  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 G{i}z^n  
14.9 连接元件 202 ]&qujH^Dd*  
14.10 运行模拟 203 r@H<@Vuc  
14.11 创建图以查看结果 204 d /jO~+jP  
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