光波导书籍《OptiBPM入门教程》

Jju?v2y`   前  言 lvk*Db$   k'[\r>T   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。 at3YL[,[Z   1-!|_<EW1   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。 p7*7V.>X   {5fq4AA6   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。 d?CU+=A&|   x||b:2   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。 QX-M'ur99   fG7-0 7   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。 "bjbJC&T   )4+uM'2%   《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 .e:+Ek+   上海讯技光电科技有限公司 lFgE{;z@   Hc q@7g   zWdz9;=_   目 录 LGCeYXic   1 入门指南 4 S7hfwu&7F   1.1 OptiBPM安装及说明 4 RQn3y-N]   1.2 OptiBPM简介 5 4MgG]   1.3 光波导介绍 8 PzLV}    1.4 快速入门 8 #|e5i9l*B   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 69C ss'   2.1 定义MMI耦合器材料 28 -g vS3`lX   2.2 定义布局设置 29 Od]wh   2.3 创建一个MMI耦合器 31 {O[ !*+O   2.4 插入input plane 35 fli7Ow?M~   2.5 运行模拟 39 ui^v.YCMI   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 iB'g7&,L   3 创建一个单弯曲器件 44 jRdW=/q+(   3.1 定义一个单弯曲器件 44 j)O8&[y=   3.2 定义布局设置 45 %{P." ki   3.3 创建一个弧形波导 46 `VOLw*Ci   3.4 插入入射面 49 Z~7}   3.5 选择输出数据文件 53 xm<sH!,j   3.6 运行模拟 54 E!>l@ ki   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 iwEHEi%   4 创建一个MMI星形耦合器 60 `JG7Pl/ih   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 :&D$Q 4   4.2 定义布局设置 61 Vg"Ze[dA   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 O/4)aW3B   4.4 插入输入面 62 4>[tjz.?k   4.5 运行模拟 63 >qIZ   4.6 预览最大值 65 X1h*.reFAL   4.7 绘制波导 69 fm,:8%   4.8 指定输出波导的路径 69 qS2]|7q?Tc   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 @Cd}1OT)   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 %O&C\{J   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 v&ZI<Xt+   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 L`Q9-#Y   5.1 定义波导材料 75 |=}v^o ZC   5.2 定义布局设置 76 ?"qS%EH   5.3 创建波导 76 9]/ju   5.4 修改输入平面 77 F30jr6F\   5.5 指定波导的路径 78 zzBqb\Ky   5.6 运行模拟 79 -wV0Nv(V8   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 z15QFVm   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 Y~bGgd]T   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ku=XPmZ.\   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 mkmVDRK   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 j2|!h%{nI   6.2 定义布局结构 89 kOuQR$9s   6.3 绘制并定位波导 91 cYEe`?*   6.4 生成布局脚本 95 6<A3H$3b   6.5 插入和编辑输入面 97 6Bm2_B   6.6 运行模拟 98 6hm6h7$F1   6.7 修改布局脚本 100 KbV%8nx!!   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 /waZ9   7 应用预定义扩散过程 104 ui6B   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Ycx$CUC   7.2 定义布局设置 106 IsCJdgG   7.3 设计波导 107 ;42D+q=s   7.4 设置模拟参数 108 ~d?\rj3=   7.5 运行模拟 110 P%Ux-0&   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 Uyyw'Ni   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 W(tXq   7.8 添加一个新的轮廓 111 Iq[,)$   7.9 创建上方的线性波导 112 #8d$%F))   8 各向异性BPM 115 .el_pg   8.1 定义材料 116 /`Lki>"   8.2 创建轮廓 117 oYN# T=Xi   8.3 定义布局设置 118 Gu_Rf&:   8.4 创建线性波导 120  0-+`{j   8.5 设置模拟参数 121 Fw5r\J87c   8.6 预览介电常数分量 122 {\e wf_pFk   8.7 创建输入面 123 d|sI>6jD   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 E|.D   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 VU*{E   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 <cz~q=%v2&   9.2 定义布局设置 130 G:rM_q9\u   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 J=U7m@))Y#   9.4 编辑输入平面 132 $mOK|=tI_   9.5 设置模拟参数 134 yx}Z:t   9.6 运行模拟 135 Ic/<jFZXM   10 电光调制器 138 K~WwV8c9;   10.1 定义电解质材料 139 QrPWS-3~!   10.2 定义电极材料 140 }q ?iJ?P   10.3 定义轮廓 141 (Qq$ql27   10.4 绘制波导 144 #UJ@P Dwil   10.5 绘制电极 147 uS|Zkuk[!   10.6 静电模拟 149 yK&)H+v   10.7 电光模拟 151 j{P,(-   11 折射率(RI)扫描 155 %/MK$   11.1 定义材料和通道 155 o#wF/ I   11.2 定义布局设置 157 sEvJ!$Tt?I   11.3 绘制线性波导 160 <STjB,_s   11.4 插入输入面 160 m|"MJP   11.5 创建脚本 161 ]3QQ"HLcp   11.6 运行模拟 163 1^Zx-p3J   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 1ck2Gxn   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 .+B)@?   12.1 定义材料 165 }RUC#aW1   12.2 创建参考轮廓 166 l>&)_:\   12.3 定义布局设置 166 oa1a5+A   12.4 用户自定义轮廓 167  "rjJ"u1   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 z4J-qK~2   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 @3S2Xb{ra1   13.1 定义材料 173 r$\g6m   13.2 创建钛扩散轮廓 173 %e1vq   13.3 定义晶圆 174 V`WfJ>{;Z   13.4 创建器件 175 +ic~Sar   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 G:e}>'   13.6 定义电极区域 178 sfrh+o57   T)Nis~   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 \K?./*   13.8 运行模拟 182 {Ue6DK%   13.9 创建脚本 184 cW GU?cv}   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 a5)[?ol   14.1 理论背景 186 yMSRUQ x   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 $uLzC ]   14.3 生成脚本数据 190 W'0wTZG   14.4 导出散射数据 193 (I~,&aBr   14.5 创建臂 194 )sS<%Xf   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 {G{@bUG]p   14.7 加载两个臂的文件 200 $qrr]U   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 t=e0z^2i+   14.9 连接元件 202 dnaf>G3   14.10 运行模拟 203 vp_$6   14.11 创建图以查看结果 204 Vi?Z`G]w!

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