[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 Sa(yjF1  
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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。 TB;3`  
^cfkP(Y3kx  
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。 .G7]&5s  
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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。 !5yRWMO9X~  
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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。 ]Y?{$M G  
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本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 |) x'  
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《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 Aqx3!  
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目 录 3ybK6!g`[  
1 入门指南 4 ]}UeuF\  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 >!:$@!6L  
1.2 OptiBPM简介 5 ,6S_&<{  
1.3 光波导介绍 8 i}v}K'`  
1.4 快速入门 8 34/]m/2NZK  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 +#de8/x  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 aYv'H  
2.2 定义布局设置 29 )*psDjZ7*  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 =F",D=  
2.4 插入input plane 35 l044c,AW(  
2.5 运行模拟 39 0A#9C09  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 z'vdC  
3 创建一个单弯曲器件 44 Ba"^K d`  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 4?P%M"\Iv  
3.2 定义布局设置 45 7eaA]y~H  
3.3 创建一个弧形波导 46 ~#HH;q_7m  
3.4 插入入射面 49 j`[yoAH  
3.5 选择输出数据文件 53 doxdRYKL  
3.6 运行模拟 54 T:w2  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 }QX2:a  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Q
2_WH)J 3  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Mhu53DT  
4.2 定义布局设置 61 J]kP`  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 !0!P.Q8>&  
4.4 插入输入面 62 )V9Mcr*Ce6  
4.5 运行模拟 63 1)P<cNj  
4.6 预览最大值 65 >q} !>k$B  
4.7 绘制波导 69 FcA)RsMI*  
4.8 指定输出波导的路径 69 s/W!6JX4  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 !%Z)eO~Z  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 rE bx%u7Q  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 onWYT}c{  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 LP0;n\  
5.1 定义波导材料 75 M[`w{A  
5.2 定义布局设置 76 6\)8mK  
5.3 创建波导 76 lzr>WbM{{p  
5.4 修改输入平面 77 BM=V,BZy  
5.5 指定波导的路径 78 oneSgJ  
5.6 运行模拟 79 _4XoUE\\  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Ul7pxzj  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 n}ZBU5_  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ||
*&g2Y  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 @2%VU#!m  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 C,VqT6E<  
6.2 定义布局结构 89 k #,Gfs  
6.3 绘制并定位波导 91 x]%4M\T``  
6.4 生成布局脚本 95 4? /ot;>2  
6.5 插入和编辑输入面 97 Fb\2df{@  
6.6 运行模拟 98 FgHB1x4;  
6.7 修改布局脚本 100 p)[BB6E  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 /RXk[m-  
7 应用预定义扩散过程 104
>r4Y\"/j  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 2os6c te  
7.2 定义布局设置 106 2'O!
~8U  
7.3 设计波导 107 gR_b~^  
7.4 设置模拟参数 108 )@lo ';\  
7.5 运行模拟 110 x#}j3" PP  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 ^$&"<  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 -f|+
 
7.8 添加一个新的轮廓 111 q=E}#[EgY  
7.9 创建上方的线性波导 112 (X`t"*y"  
8 各向异性BPM 115 tUAY]BJ*s  
8.1 定义材料 116 [ ;3EzZL  
8.2 创建轮廓 117 43orR !.Z  
8.3 定义布局设置 118 H
/v37%p7  
8.4 创建线性波导 120 Y(G*Yi?;  
8.5 设置模拟参数 121 -SC2Zgi)A  
8.6 预览介电常数分量 122 }v(H E%~}  
8.7 创建输入面 123 Cn./Naq  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Z+"E*  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 |qudJucV  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 aD2CDu  
9.2 定义布局设置 130 b#\kZ/W  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 ETH#IM8J  
9.4 编辑输入平面 132 B"E(Y M  
9.5 设置模拟参数 134 P".qL5  
9.6 运行模拟 135 1WA""yb  
10 电光调制器 138 ;uWI
l  
10.1 定义电解质材料 139 K~hlwjrt  
10.2 定义电极材料 140 \
Dsl7s=  
10.3 定义轮廓 141 >*Qk~kv<%  
10.4 绘制波导 144 <4A(Z$ZX)  
10.5 绘制电极 147 ]zM90$6  
10.6 静电模拟 149 EBn:[2  
10.7 电光模拟 151 E/ed0'|m  
11 折射率(RI)扫描 155 GF.g'wYc)Y  
11.1 定义材料和通道 155 :+Je989\[C  
11.2 定义布局设置 157 )>A%F
L9  
11.3 绘制线性波导 160 px(1Ppb9  
11.4 插入输入面 160 @1qUC"Mg  
11.5 创建脚本 161 kp &XX|  
11.6 运行模拟 163 [#@p{[?r  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 K?9H.#(  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 <812V8<!  
12.1 定义材料 165 {D2d({7  
12.2 创建参考轮廓 166 7_'k`J@_  
12.3 定义布局设置 166 ~zOU/8n ,F  
12.4 用户自定义轮廓 167 TXk"[>,:H  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 fS$Yl~-m?  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 xyJgHbml  
13.1 定义材料 173 +P6  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 /7HIL?r  
13.3 定义晶圆 174 r@V(w`  
13.4 创建器件 175 [?r\b  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8#JyK+NU  
13.6 定义电极区域 178 RkXLE"G'  
-3XnK5  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 (S93 %i
i  
13.8 运行模拟 182 N|#x9mE  
13.9 创建脚本 184 ;>hPHx  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 AxqTP
x7`|  
14.1 理论背景 186 F9G$$
%Q-Z  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 YwTtI ID%  
14.3 生成脚本数据 190 sVl:EVv  
14.4 导出散射数据 193 "kuBjj2  
14.5 创建臂 194 Fe>#}-`  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197  u^eC  
14.7 加载两个臂的文件 200 ).#D:eO[~  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 T=KrT7  
14.9 连接元件 202 KqIe8bi^G  
14.10 运行模拟 203 Vh-h{  
14.11 创建图以查看结果 204 #S74C*'8  
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