光波导书籍《OptiBPM入门教程》

 3sw1y   前  言 k4l72 'P   x-W0 h   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。 ~p 1y+   (C:rH   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。 #\M<6n{   e'?(`yW>   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。 GS^4tmc   ~.Gk:M   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。 }$UFc1He\J   s-DtkO   本书第一章主要介绍了软件的安装方法以及软件的开发背景，第二~十三章，分别描述了如何创建以及分析常见的波导类器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、电光调制器、Chip-to-Fiber对接耦合器、马赫泽德干涉仪等，并包含了创建各类波导的方法和分析方法，如参数扫描，脚本自定义等。第十四章主要描述了如何将OptiBPM设计的元器件，导入到OptiSystem（一款光通信系统模拟仿真软件）中做联合仿真，可以查看此元器件在光通信系统中的具体行为。 a&<<X:$Hy   `<Ftn   《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 u/zfx;K   上海讯技光电科技有限公司 ?:2Xh/8-   5u8Sxfm",   _1Eyqh`oh   目 录 =wQ=`   1 入门指南 4 n#R!`*[   1.1 OptiBPM安装及说明 4 aG ,uF   1.2 OptiBPM简介 5 ])JJ`Z8Bk   1.3 光波导介绍 8 (+@.L7>m+t   1.4 快速入门 8 -_}EQ9Q   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 BOG )JaDW   2.1 定义MMI耦合器材料 28 | jkmh6   2.2 定义布局设置 29 t&oNJq{   2.3 创建一个MMI耦合器 31 I l642#Gh   2.4 插入input plane 35 v$cD!`+k   2.5 运行模拟 39 'K!kJ9oqe   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 8?$2;uGL   3 创建一个单弯曲器件 44 _`\INZe-G   3.1 定义一个单弯曲器件 44 GB=q}@&8p   3.2 定义布局设置 45 JB|I/\(A   3.3 创建一个弧形波导 46 )eFK@goGeb   3.4 插入入射面 49 ?-f>zx8O   3.5 选择输出数据文件 53 7- dwr?j7   3.6 运行模拟 54 ^#4s/mdVO   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 2Ar<(v$   4 创建一个MMI星形耦合器 60 @K/Ia!Lw   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 YJy*OS_&   4.2 定义布局设置 61 u%pief   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 xEBjf n   4.4 插入输入面 62 gr;M   4.5 运行模拟 63 }:%pOL n   4.6 预览最大值 65 /F_ :@#H   4.7 绘制波导 69 a:fHTU=\p   4.8 指定输出波导的路径 69 Rc4EFHL   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 >W;i2%T   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 $o/>wgQY-   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 VPHCPGrk   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]ok>PH]   5.1 定义波导材料 75 (Ka#6    5.2 定义布局设置 76 l;.BlHyu   5.3 创建波导 76 R+K[/AA   5.4 修改输入平面 77 I?K0bs+6   5.5 指定波导的路径 78 ueR42J%s   5.6 运行模拟 79 <}%ir,8   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 .*j+?   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ZYA(Bg^   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 oo!g?X[[   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 my1kF%?   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 BGX@n#:   6.2 定义布局结构 89 US4Um>j   6.3 绘制并定位波导 91 L,6Y=?   6.4 生成布局脚本 95 yShHFlO=   6.5 插入和编辑输入面 97 ju#63   6.6 运行模拟 98 4i,SiFKB   6.7 修改布局脚本 100 CC\z_C*P-p   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ~S3eatM$9   7 应用预定义扩散过程 104 i.sq^]j   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 9QMn%8=j   7.2 定义布局设置 106 ^NDX4d;   7.3 设计波导 107 =FmU]DV   7.4 设置模拟参数 108 =@2V#X]M*   7.5 运行模拟 110 vNC0M:p,   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 MbfzGYA2~   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 Wv"tAseu   7.8 添加一个新的轮廓 111 [fp"MPP3   7.9 创建上方的线性波导 112 I*}#nY0+   8 各向异性BPM 115 Z +"&{g   8.1 定义材料 116 Gq*)]X{Ua   8.2 创建轮廓 117 &>e DCs   8.3 定义布局设置 118 ~-5@- V   8.4 创建线性波导 120 Jdn*?hc+   8.5 设置模拟参数 121 !9, pX   8.6 预览介电常数分量 122 >|)0Amt   8.7 创建输入面 123 Ug21d42Z4   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 h '[vB^   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 )\-";?sYky   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 SbZt\a 8   9.2 定义布局设置 130 sg{D ?zl   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 au|^V ^m   9.4 编辑输入平面 132 \'Ta8   9.5 设置模拟参数 134 J\3} il N   9.6 运行模拟 135 /\rq$W_   10 电光调制器 138 ;YDF*~9u   10.1 定义电解质材料 139 hXm} d\   10.2 定义电极材料 140 y.p6%E_`   10.3 定义轮廓 141 LUck>l\l   10.4 绘制波导 144 S |>$0P4W(   10.5 绘制电极 147 -j_I_   10.6 静电模拟 149 NRisr   10.7 电光模拟 151 ulf/C%t,R   11 折射率(RI)扫描 155 OZD!#YI   11.1 定义材料和通道 155 hw$c@:pW;   11.2 定义布局设置 157 _}OJPahw   11.3 绘制线性波导 160 *O>aqu   11.4 插入输入面 160 -fJ@R1]   11.5 创建脚本 161 1?|6odc   11.6 运行模拟 163 O}_a3>1DY   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 PgLS\_B   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 UZP6x2:=   12.1 定义材料 165 ~9r!m5ws   12.2 创建参考轮廓 166 |<-F|v9og   12.3 定义布局设置 166 rAWl0y_m   12.4 用户自定义轮廓 167 |90 +)/$4   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 {Y91vXTz7   13 马赫-泽德干涉仪开关 172  ^}Qj }   13.1 定义材料 173 K\+}q{   13.2 创建钛扩散轮廓 173 Jh4&Qh|t   13.3 定义晶圆 174 pP* ~ =?   13.4 创建器件 175 P%sO(_PuT   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Hpi%9SAM   13.6 定义电极区域 178 VS|("**   ZQ~myqx,+L   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 0sDwTb"   13.8 运行模拟 182 vA"niO   13.9 创建脚本 184 }l(m5   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 u:$x6/t   14.1 理论背景 186 030U7VT1   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 HNy/ -   14.3 生成脚本数据 190 xs'kO=   14.4 导出散射数据 193 +K%pxuVh   14.5 创建臂 194 eh:}X}c=J]   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 ~r^5-\[hZ   14.7 加载两个臂的文件 200 $54=gRo^   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 (X(1kj3   14.9 连接元件 202 6I>5~? #   14.10 运行模拟 203 U2V^T'Y[   14.11 创建图以查看结果 204 %gu$_S

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