[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 i,9)\1R  
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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。 As<bL:>dE  
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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。 Hc(OI|z~  
UN<]N76!  
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。 B~Xw[q  
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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。 0}quG^%_  
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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。  l"]}Ts#  
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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 SQt4v"  
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目 录 Jz *;q
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1 入门指南 4 t"/q]G5  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 3fQuoQuD"}  
1.2 OptiBPM简介 5 =h73s0]  
1.3 光波导介绍 8 **gXvTqI  
1.4 快速入门 8
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2 创建一个简单的MMI耦合器 28 M%;hB
*9  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 Is?La  
2.2 定义布局设置 29 m<"WDU?y;  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 %m$Sp47  
2.4 插入input plane 35 eb"5-0  
2.5 运行模拟 39 t"'7m^j  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ;&-k#PE]/H  
3 创建一个单弯曲器件 44 \<TXS
)w]  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ]R9HyCl&a6  
3.2 定义布局设置 45 d;9FB[MmOJ  
3.3 创建一个弧形波导 46 XtSkh] #z!  
3.4 插入入射面 49 T&o(N3lW  
3.5 选择输出数据文件 53 =\:qo'l  
3.6 运行模拟 54 C-6F]2:  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 ly_HWuFJ3  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Pax|x15  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 7f!YoW;1  
4.2 定义布局设置 61 f-G:uI_  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 q0R -7O(  
4.4 插入输入面 62 rb+j*5Es  
4.5 运行模拟 63 e:n<EnT  
4.6 预览最大值 65 ll.N^y;a  
4.7 绘制波导 69 64G[|" j D  
4.8 指定输出波导的路径 69 [)zP6\
I  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 EL 8<U  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 *XbEiMJ  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _zn.K&I-*k  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ^c4@(]v'G  
5.1 定义波导材料 75 8xV9.4S  
5.2 定义布局设置 76 dj7hx"BI  
5.3 创建波导 76 92x(u%~E  
5.4 修改输入平面 77 a>]uU*Xm  
5.5 指定波导的路径 78 <vh/4

 
5.6 运行模拟 79 T;y>>_,  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 nv%rJy*w[  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 P.;aMRMR  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 p~^D\jR.  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 1&)?JZhg  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 dx&'fe*?  
6.2 定义布局结构 89 q6SXWT'Sa  
6.3 绘制并定位波导 91 sRx63{  
6.4 生成布局脚本 95 hjB@o#S  
6.5 插入和编辑输入面 97 )
ufg9"\  
6.6 运行模拟 98 1H@>/QC  
6.7 修改布局脚本 100 1#*a:F&re  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 UAFwi%@!-q  
7 应用预定义扩散过程 104 (\a]"g,]v  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 PMh^(j[  
7.2 定义布局设置 106 FsV'Cu@!U  
7.3 设计波导 107 5rRN-  
7.4 设置模拟参数 108 ZP*q4:  
7.5 运行模拟 110 =Z+nz^'b  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 lB4GU y$  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ^G.Xc\^w:  
7.8 添加一个新的轮廓 111 YN2sdG  
7.9 创建上方的线性波导 112 8V)^R(\;  
8 各向异性BPM 115 wS+^K  
8.1 定义材料 116
#qI= Z0Y  
8.2 创建轮廓 117 `m?c;,\  
8.3 定义布局设置 118 U.XNv-M  
8.4 创建线性波导 120 P%=#^T&`}  
8.5 设置模拟参数 121 +~roU{& o  
8.6 预览介电常数分量 122 U{z9>  
8.7 创建输入面 123 < hO /jB  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 \2}bi:e6  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Zh*u(rO  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 %8Dz

o  
9.2 定义布局设置 130 6290ZNvr  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 *l;B\=KR  
9.4 编辑输入平面 132 92d6U2T4&  
9.5 设置模拟参数 134 >teOm?@U  
9.6 运行模拟 135 O:"*q&;J  
10 电光调制器 138 P=&o%K,:f  
10.1 定义电解质材料 139 %4 XJn@J  
10.2 定义电极材料 140 l)w Hl%p  
10.3 定义轮廓 141 B`o]*"xkB  
10.4 绘制波导 144 E}_[QEY;Y  
10.5 绘制电极 147 FwY&/\J7V  
10.6 静电模拟 149 P=+nB*hG  
10.7 电光模拟 151 ~7t$MF.  
11 折射率(RI)扫描 155 qY$qaM^=  
11.1 定义材料和通道 155 ''^Y>k  
11.2 定义布局设置 157 D?,#aB"  
11.3 绘制线性波导 160 a9Z%JS]  
11.4 插入输入面 160 <ggtjw S  
11.5 创建脚本 161 e9Pk"HHl  
11.6 运行模拟 163 P"?FnTbv[  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 c$`4*6  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 o|iYd n\  
12.1 定义材料 165 ^o@,3__7Q  
12.2 创建参考轮廓 166 kR@Yl Yo  
12.3 定义布局设置 166 j:&4-K};Z`  
12.4 用户自定义轮廓 167 zYv#:>C8  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ]cC[-F[  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 8?O>ZZtu  
13.1 定义材料 173 Hb(B?!M)  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 a=$t&7;,  
13.3 定义晶圆 174 <{:  
13.4 创建器件 175 KZe)K_1[  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 LrV{j?2@  
13.6 定义电极区域 178 %F9{EXJy  
(zYy}g#n  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 BtdXv4V  
13.8 运行模拟 182 iH2n.M "  
13.9 创建脚本 184 asgF1?r  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Xvok1NM,  
14.1 理论背景 186 E%TpJl'U  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 F'?I-jtI  
14.3 生成脚本数据 190 R,!Q Zxmg  
14.4 导出散射数据 193 KZ:8[d  
14.5 创建臂 194 }T0K^Oe+eS  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 rspayO<]3  
14.7 加载两个臂的文件 200 qG9+/u)\  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 RQvVR  
14.9 连接元件 202 yWHiw<  
14.10 运行模拟 203 M}"r#Plq  
14.11 创建图以查看结果 204 |__=d+M'  
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