[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。 Q=DMfJ"  
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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。 z(%tu  
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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。 ?<N} Xh  
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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。 z>,tP  
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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。 WH39=)D%u  
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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 M"p%CbcI]  
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目 录 [
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1 入门指南 4 E24}?t^|  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 >m!Z$m([J  
1.2 OptiBPM简介 5 n=~!x  
1.3 光波导介绍 8 }m^^6h  
1.4 快速入门 8 VrfEa d  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 &3"ODAp'  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ZWS:-]P.  
2.2 定义布局设置 29 wVI_SQ<8V  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 F{Yr8(UHA  
2.4 插入input plane 35 <Dgf'GrJ  
2.5 运行模拟 39 ZQ`4'|"  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 z(.,BB[  
3 创建一个单弯曲器件 44 : 4-pnn  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 qj:[NPwaM  
3.2 定义布局设置 45 [hot,\+f  
3.3 创建一个弧形波导 46 >}NnzZ  
3.4 插入入射面 49 >+;}"J
 
3.5 选择输出数据文件 53 KTmwkZcfYD  
3.6 运行模拟 54 U
ea2WJpX  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 . bUmT!  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 lg )xQV  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ~(tt.l#  
4.2 定义布局设置 61 2g5 4<G*e  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ARnq~E@1  
4.4 插入输入面 62 ,+h<qBsV@  
4.5 运行模拟 63 I H#CaD  
4.6 预览最大值 65 v)|a}5={  
4.7 绘制波导 69 r
eY
IF*  
4.8 指定输出波导的路径 69 <Pe'&u  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 6?.S-.Mr  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 ?G!p4u?C  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 dG~U3
\!  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 l]t^MEoc8  
5.1 定义波导材料 75 nB :iG  
5.2 定义布局设置 76 q2`mu4B  
5.3 创建波导 76 (yuOY/~k/  
5.4 修改输入平面 77 L">jSZW[[  
5.5 指定波导的路径 78 z.)*/HGJm  
5.6 运行模拟 79 @Ss W  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 HL$7Ou  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ~X<$l+5  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 wfu`(4  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 O#J7GbrHO  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ';.y`{/  
6.2 定义布局结构 89 ,SdxIhL  
6.3 绘制并定位波导 91 qJl DQc-  
6.4 生成布局脚本 95 n,-*$~{  
6.5 插入和编辑输入面 97 G i(  
6.6 运行模拟 98 OaoHN& "  
6.7 修改布局脚本 100 ]0(ZlpT  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 S_??G:i  
7 应用预定义扩散过程 104 pV:44  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 wM;=^br  
7.2 定义布局设置 106 MZX@Gi<S[  
7.3 设计波导 107 fU%Mz\t  
7.4 设置模拟参数 108 5=9Eb  
7.5 运行模拟 110 5BLBcw\;  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 Y![i=/  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 `)w=@9B)"  
7.8 添加一个新的轮廓 111 '< >Q20  
7.9 创建上方的线性波导 112 @'hkU$N)  
8 各向异性BPM 115 =)iAU/*N  
8.1 定义材料 116 E"/k"1@  
8.2 创建轮廓 117 3FO-9H  
8.3 定义布局设置 118 /yUKUXi  
8.4 创建线性波导 120 /Gb)BJk!  
8.5 设置模拟参数 121 pR`nQM-D  
8.6 预览介电常数分量 122 )N3/;U;  
8.7 创建输入面 123 !VudZ]Sg  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 O\]{6+$fm!  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 QJx<1#  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ehe#"exCB  
9.2 定义布局设置 130 ,ag* /  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 M[iWWCX  
9.4 编辑输入平面 132 T|(w-)mv  
9.5 设置模拟参数 134 D=5%lL  
9.6 运行模拟 135 ?e+y7K}"]  
10 电光调制器 138
m*7RC4"J  
10.1 定义电解质材料 139 s{Y-Vdx  
10.2 定义电极材料 140 u-.nR}DM_  
10.3 定义轮廓 141 x @9rc,by  
10.4 绘制波导 144 q!5`9u6  
10.5 绘制电极 147 RR/?"d?&  
10.6 静电模拟 149 X6r<#n|l  
10.7 电光模拟 151 G-vkkNj%e  
11 折射率(RI)扫描 155 g~=- ,j|  
11.1 定义材料和通道 155 j/ARTaO1]"  
11.2 定义布局设置 157 n7n-uc  
11.3 绘制线性波导 160 fP
( n3Q  
11.4 插入输入面 160 6HVX4Z#VH  
11.5 创建脚本 161 ,K&L/*  
11.6 运行模拟 163 v.,D,6qZ  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ~Hx>yn94e  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 nx{X^oc8e  
12.1 定义材料 165 YXU2UIY<~  
12.2 创建参考轮廓 166 i~4$V  
12.3 定义布局设置 166 8KdcU[w]  
12.4 用户自定义轮廓 167 /kO%aN  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 {G|= pM\'  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Ycxv=Et  
13.1 定义材料 173 LTb#1JC  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 >4=7t&h  
13.3 定义晶圆 174 WE /
1h  
13.4 创建器件 175 qyY/:&E,Z  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 IFF1wfC   
13.6 定义电极区域 178 [raj: 7yQ  
I "R<XX  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 m'ZxmsFo  
13.8 运行模拟 182 zItGoJu  
13.9 创建脚本 184 [zCKJR  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 QbWeQ[V{  
14.1 理论背景 186 (~PT(B?  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 es$<Vkbp  
14.3 生成脚本数据 190 ]qk`Yi  
14.4 导出散射数据 193 JY D\VaW  
14.5 创建臂 194 Orlf5{P  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 m='_O+ $  
14.7 加载两个臂的文件 200 B/JMH 1r  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Y5mk*Q#q  
14.9 连接元件 202 Qb86*  
14.10 运行模拟 203 oPF n`8dQ  
14.11 创建图以查看结果 204 7U&<{U<  
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