光波导书籍《OptiBPM入门教程》

v[<x>?iD_   前  言 6z5wFzJv?q   LzQOzl@z   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。 ^o87qr0g]   dczq,evp   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"c,TlVN3   60G(jO14   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。 \iRmGvT   7<ZGNxZ~   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。 D(WdI   2~l+2..   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。 tIT/HG_o   Z*+y?5+L"P   《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 qjsEyro$-   上海讯技光电科技有限公司 w\RYxu?   _;,"!'R`f   d%K&   目 录 ?PYZW5   1 入门指南 4 S6<#] 6Z   1.1 OptiBPM安装及说明 4 T/PmT:Qg`   1.2 OptiBPM简介 5 ]$BC f4:   1.3 光波导介绍 8 "%YVAaN   1.4 快速入门 8 ceuEsQ}   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 Ss3~X90!*B   2.1 定义MMI耦合器材料 28 *nK4XgD   2.2 定义布局设置 29 UX'q64F!   2.3 创建一个MMI耦合器 31 Zu*7t<W   2.4 插入input plane 35 )3WUyD*UZN   2.5 运行模拟 39 #w@FBFr@   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 }}Zg/(   3 创建一个单弯曲器件 44 '0=mV"#H{   3.1 定义一个单弯曲器件 44 f Rb   3.2 定义布局设置 45 o:B?hr'\   3.3 创建一个弧形波导 46 h$#PboLd   3.4 插入入射面 49 82 dmlPwJC   3.5 选择输出数据文件 53 $Xh5 N3   3.6 运行模拟 54 XmP,3KG2{S   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 "(iDUl   4 创建一个MMI星形耦合器 60 9^&B.6!6   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 g~2=he\C   4.2 定义布局设置 61 oE_*hp+   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 lcM   4.4 插入输入面 62 QnJLTB v   4.5 运行模拟 63 /#z"c]#   4.6 预览最大值 65 Xf{9rZ+   4.7 绘制波导 69 _kc}:   4.8 指定输出波导的路径 69 k8!:`jG   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 9I:3   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 )%b 5uZ   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 l<qEX O   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 H|$ *HQm   5.1 定义波导材料 75 #Cx#U"~G`   5.2 定义布局设置 76 jZQ{XMF   5.3 创建波导 76 A)gSOC{3F)   5.4 修改输入平面 77 e _(';Lk   5.5 指定波导的路径 78 Qp7F3,/#   5.6 运行模拟 79 j"jQiL_*   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 0Y'ow=8M   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 l$kO%E'   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Fn0|v66   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 > oN Wf   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 |&@`~OBa   6.2 定义布局结构 89 4 aE{}jp1   6.3 绘制并定位波导 91 kT]jJbb"   6.4 生成布局脚本 95 i&p6UU   6.5 插入和编辑输入面 97 .<E7Ey#   6.6 运行模拟 98 H )>3c1   6.7 修改布局脚本 100 t>OEzUd9   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 0176   7 应用预定义扩散过程 104 Mnk-"d   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 `e`DSl D>   7.2 定义布局设置 106 "Ec9.#U/   7.3 设计波导 107 |26[=_[q   7.4 设置模拟参数 108 ?~IdPSY   7.5 运行模拟 110 Pe-rwM   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 hT,rcIkg:   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 mfF `K2R   7.8 添加一个新的轮廓 111 `DE_<l   7.9 创建上方的线性波导 112 CbXSJDs   8 各向异性BPM 115 :yE0DS<_   8.1 定义材料 116 \3]O?'   8.2 创建轮廓 117 2.=G   8.3 定义布局设置 118 '@ p464   8.4 创建线性波导 120 ?Q$a@)x#   8.5 设置模拟参数 121 [$uKI,l   8.6 预览介电常数分量 122 BPl% SL   8.7 创建输入面 123 Pd& Npp3   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 6tjV^sjs   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 WgG$ r   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 *>`6{0,9   9.2 定义布局设置 130 ? HNuffk   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 SkC.A?   9.4 编辑输入平面 132 uL@%M8n   9.5 设置模拟参数 134 \YFM5l;IU   9.6 运行模拟 135 '/OQ[f=K   10 电光调制器 138 b o@ ?`5   10.1 定义电解质材料 139 Q&+)Kp]A   10.2 定义电极材料 140 4.uaWM)2   10.3 定义轮廓 141 s&'FaqE   10.4 绘制波导 144 7 , _b   10.5 绘制电极 147 KT*>OYI   10.6 静电模拟 149 mhOgv\?   10.7 电光模拟 151 kwqY~@W   11 折射率(RI)扫描 155 : 2$*'{mM   11.1 定义材料和通道 155 ?=^\kXc[   11.2 定义布局设置 157 VXlAK(    11.3 绘制线性波导 160 ?Bl/bY$*h   11.4 插入输入面 160 NZ0?0*   11.5 创建脚本 161 ASrRMH[   11.6 运行模拟 163 {]Cn@.TPD   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 4e;$+!dlV   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ~R~.D   12.1 定义材料 165 I.(@#v7T   12.2 创建参考轮廓 166 TI<3>R   12.3 定义布局设置 166 *9w-eK1{   12.4 用户自定义轮廓 167 1c429&-   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 KZ%us6   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 5W&L cBB   13.1 定义材料 173 lN8l71N^   13.2 创建钛扩散轮廓 173 jN'h/\   13.3 定义晶圆 174 WC37=8mA   13.4 创建器件 175 Lfdg5D5.P   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ;"ESN)*|i   13.6 定义电极区域 178 km][QEX s%   F u^j- Io   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 T9!NuKfur   13.8 运行模拟 182 _uL[ Z   13.9 创建脚本 184 J .TK<!   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 S-ZN}N{,6   14.1 理论背景 186 JZ*.;}"   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Q<g>WNb   14.3 生成脚本数据 190 PB.'huu   14.4 导出散射数据 193 7fO<=ei:   14.5 创建臂 194 @V:Y%#%   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 XGbpH<   14.7 加载两个臂的文件 200 _dz ZS(7M6   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 2eeFaFif   14.9 连接元件 202 U<q`f-   14.10 运行模拟 203 vfvp#   14.11 创建图以查看结果 204 YTmHht{j#

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