[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 U3^T.i"R  
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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。 %f@VOSs  
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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。 doxQS ohS  
.J~iRhVOF  
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。 CD^_>sya  
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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。 8*)zoT*A  
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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。 11 .RG *  
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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 ?/{ qRz'C<  
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目 录 2u6N';jgZ  
1 入门指南 4 yaA9*k  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 g?i_10Xlp  
1.2 OptiBPM简介 5 o)?"P;UhJX  
1.3 光波导介绍 8 5gV8=Ml"V  
1.4 快速入门 8 .d9VV&  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 y3$' gu|  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 _q=$L eO5  
2.2 定义布局设置 29 7s5?^^  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 @dJ
s  
2.4 插入input plane 35 uwWfL32  
2.5 运行模拟 39 r[M]2h  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ,+*8@>c  
3 创建一个单弯曲器件 44 )u]<8  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 \
J-O b  
3.2 定义布局设置 45 !HqIi@>8  
3.3 创建一个弧形波导 46 tZU"Ud  
3.4 插入入射面 49 gA!-F}x$  
3.5 选择输出数据文件 53 VPn#O  
3.6 运行模拟 54 J(M0t~RZ  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 n`68<ybl5  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 '4FS.0*_  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 QhZ!A?':U  
4.2 定义布局设置 61 60teD>Eh,  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 N(}7
M~m>  
4.4 插入输入面 62 BaiC;&(   
4.5 运行模拟 63 jL%-G  
4.6 预览最大值 65 Fm,A<+l@u  
4.7 绘制波导 69 Y#{KGVT<  
4.8 指定输出波导的路径 69
b3EW"^Ar  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 X'jEI{1w  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 *xU^e`P  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 cdP+X'Y4D  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ~@B
V  
5.1 定义波导材料 75 \fU{$  
5.2 定义布局设置 76 <5[wP)K@  
5.3 创建波导 76 TR{8A^XhE8  
5.4 修改输入平面 77 w*#k&N[X  
5.5 指定波导的路径 78 Fdu0?H2TL  
5.6 运行模拟 79 G5=(3V%  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 w69`vK  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 2;[75(l6|}  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 $NG}YOP)@  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 WU#bA|Cf  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 w6R
=r n  
6.2 定义布局结构 89 AUS?Pt[w  
6.3 绘制并定位波导 91 eiP>?8  
6.4 生成布局脚本 95 I^M3>}p  
6.5 插入和编辑输入面 97 8,dCx}X  
6.6 运行模拟 98 mkj`z  
6.7 修改布局脚本 100 5 ;dg#hO  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 : [aUpX=  
7 应用预定义扩散过程 104 \~jt7 Q  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 bMkn(_H)\  
7.2 定义布局设置 106 ;n7k_K#0z!  
7.3 设计波导 107 CL9p/PJ%e  
7.4 设置模拟参数 108 ,O3"r;  
7.5 运行模拟 110 cy^6g?ew  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 >\}2("bv  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 \RMYaI^+;  
7.8 添加一个新的轮廓 111 kt X(\Hf!  
7.9 创建上方的线性波导 112 E;VW6[M  
8 各向异性BPM 115 RXl52#:  
8.1 定义材料 116 ]wa?~;1^&  
8.2 创建轮廓 117 09|d<  
8.3 定义布局设置 118 r1ctW#\~8  
8.4 创建线性波导 120 1/gY]g
hL  
8.5 设置模拟参数 121 rx_'(  
8.6 预览介电常数分量 122
((EN&X,v  
8.7 创建输入面 123 z>~`9Qiw'  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 1#]tCi`  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 kc~Z1  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 zMtK_ccQ  
9.2 定义布局设置 130 vWe)cJ  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 Ik;~u8j1e  
9.4 编辑输入平面 132 _u{D#mmO  
9.5 设置模拟参数 134 OX|/yw8  
9.6 运行模拟 135 =,gss&J!!  
10 电光调制器 138 s'~_pP  
10.1 定义电解质材料 139 w{2V7*+l  
10.2 定义电极材料 140 1K^/@^  
10.3 定义轮廓 141 kwGj7'  
10.4 绘制波导 144 j]Rl1~+M  
10.5 绘制电极 147 I+`~6  
10.6 静电模拟 149 vx!nC}f"k`  
10.7 电光模拟 151 t4h05
i  
11 折射率(RI)扫描 155 <Er|s^C  
11.1 定义材料和通道 155 bhe|q`1,E  
11.2 定义布局设置 157 v8 6ls[lzu  
11.3 绘制线性波导 160 QhpE2ICU  
11.4 插入输入面 160 v`y{l>r,  
11.5 创建脚本 161 1__p1  
11.6 运行模拟 163 7OC,KgJ3  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 {_^sR}%]F  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 xOTm-Cm9L  
12.1 定义材料 165 ?>RJ8\Sj  
12.2 创建参考轮廓 166 8.Y6r  
12.3 定义布局设置 166 >L&>B5)9  
12.4 用户自定义轮廓 167 nfrC@A
v  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 l<7 b  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 PJA 1/"  
13.1 定义材料 173 gyI5;il~  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 zUwz[^d<C  
13.3 定义晶圆 174 VWLou j
B  
13.4 创建器件 175 O%0G37h  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 jew?cnRmd  
13.6 定义电极区域 178 ^>9M2O['!s  
>-y'N.l^  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 Bj%{PK  
13.8 运行模拟 182 ?1OS%RBF  
13.9 创建脚本 184 oB_{xu$6|  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 '7xmj:.==  
14.1 理论背景 186 .f(x9|K^  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 x,>@IEN7  
14.3 生成脚本数据 190 K +w3YA  
14.4 导出散射数据 193 5zfaqt`  
14.5 创建臂 194 X`J~3s  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 *QAK9mc  
14.7 加载两个臂的文件 200 lW^RwNcd  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 d['BtVJ  
14.9 连接元件 202 17<\Q(YQ=  
14.10 运行模拟 203 J tYnBg?[E  
14.11 创建图以查看结果 204 /x$O6gi  
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