[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 =sJHnWL[  
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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。 n[7zK'%Dxg  
6<GWDO  
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。 J)+eEmrU  
sRG3`>1  
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。 6C5qW8q]u3  
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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。 Gj?q+-d!(5  
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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。 !Hg#c!eOg  
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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 8hY)r~!b'  
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f#+ h_1#  
目 录 4j{ }{  
1 入门指南 4 woKdI)f$  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 M>j)6?n`_  
1.2 OptiBPM简介 5 &!Vp'l\9  
1.3 光波导介绍 8
iE5^Xik,  
1.4 快速入门 8 Ks-><-2+N  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 D.}b<kDD  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 ]QQ"7_+
  
2.2 定义布局设置 29 BcWReyO<M  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 W525:h52{  
2.4 插入input plane 35 gsH_pG-jU  
2.5 运行模拟 39 ^~od*:  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 l
@ K<p  
3 创建一个单弯曲器件 44 TjdYCk]'  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 Gz:a1-x  
3.2 定义布局设置 45 R(
fR1  
3.3 创建一个弧形波导 46 $+j)  
3.4 插入入射面 49 8Sa<I.l  
3.5 选择输出数据文件 53 >XN&QVE  
3.6 运行模拟 54 $Re %+2c  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 %qhaVM$]  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 M9nYt~vHX  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 B'yrXa|P  
4.2 定义布局设置 61 .u&g2Y  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 W:G*t4i  
4.4 插入输入面 62 #Bjnz$KB  
4.5 运行模拟 63 l0f6Lxfz  
4.6 预览最大值 65 #kA+Yqy\)  
4.7 绘制波导 69 t1S\M%?  
4.8 指定输出波导的路径 69 3ly|y{M",  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 BN0))p  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 _'Z@ < ,L  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 \uH;ng|m  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 :1Ay_b_J  
5.1 定义波导材料 75 $oz ZFvJF  
5.2 定义布局设置 76 t<-Iiq+tL  
5.3 创建波导 76 "
A7tb39*  
5.4 修改输入平面 77
{fWZ n  
5.5 指定波导的路径 78 QQcJUOxT9  
5.6 运行模拟 79 3-0Y<++W3>  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 !Iqyt. .  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 /}wGmX! -!  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 
dJk.J9Z  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 :Fh*4 &Z  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ev`p!p  
6.2 定义布局结构 89 !Qy3fs  
6.3 绘制并定位波导 91 G7u85cie  
6.4 生成布局脚本 95 p-Z5{by  
6.5 插入和编辑输入面 97 (Xx @_  
6.6 运行模拟 98 MEE]6nU  
6.7 修改布局脚本 100 |jlR],  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 0>vm&W<?)  
7 应用预定义扩散过程 104 $%/Zm*H  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 C M(g4fh  
7.2 定义布局设置 106 -<.>jX  
7.3 设计波导 107 7J)-WXk  
7.4 设置模拟参数 108 NGNn_1  
7.5 运行模拟 110 )<+Z

,6  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 T ^uBMDYe  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 3=z'Ih`  
7.8 添加一个新的轮廓 111 vg<_U&N=-r  
7.9 创建上方的线性波导 112 @E1N9S?>  
8 各向异性BPM 115 s`TfNwDvU  
8.1 定义材料 116 :t(}h!7  
8.2 创建轮廓 117 |@ia(U~  
8.3 定义布局设置 118 I3A](`   
8.4 创建线性波导 120 nRvV+F0#  
8.5 设置模拟参数 121 Gz`Zp "i%0  
8.6 预览介电常数分量 122 *}FoeDe  
8.7 创建输入面 123 % L]xar  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 fZgZ  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 O*CKyW_$t  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 3?C$Tl2G8  
9.2 定义布局设置 130 -)w/nq  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 |>m@]s7Z  
9.4 编辑输入平面 132 H}A67J9x  
9.5 设置模拟参数 134 !r$/-8b  
9.6 运行模拟 135 XMpPG~XdN  
10 电光调制器 138 \;4RD$J  
10.1 定义电解质材料 139 T. {P}#'|  
10.2 定义电极材料 140 [mX\Q`)QP  
10.3 定义轮廓 141 Fm:Ri$iT  
10.4 绘制波导 144 S#
jE1EN  
10.5 绘制电极 147 `CW=*uBH  
10.6 静电模拟 149
VEJ Tw  
10.7 电光模拟 151 xHHG| u  
11 折射率(RI)扫描 155 'Kl}
y,  
11.1 定义材料和通道 155 th !Gc  
11.2 定义布局设置 157 azN<]u@.  
11.3 绘制线性波导 160 K@+&5\y]  
11.4 插入输入面 160 5'6Oan7dL:  
11.5 创建脚本 161 "zfy_h  
11.6 运行模拟 163 eP6>a7gc  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 Tk)y*y  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 1--5ok h  
12.1 定义材料 165 I~EJctOG  
12.2 创建参考轮廓 166 IpHGit28  
12.3 定义布局设置 166 J-b Z`)[Q  
12.4 用户自定义轮廓 167 ho 4~-xmN  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
fAXF_wj  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 Ymx/N+Jl  
13.1 定义材料 173 [Qr#JJ  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 rcAx3AK.  
13.3 定义晶圆 174 GkVV%0;&J1  
13.4 创建器件 175 z;D[7t
T  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 uPt({H  
13.6 定义电极区域 178 dCN4aY[d  
Ea 0 j}  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 WUZusW5s  
13.8 运行模拟 182 <\Lii0hi!  
13.9 创建脚本 184  9/`T]s"  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 w_PnEJa9  
14.1 理论背景 186 ~Cm_=[  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 uL`_
Sdjw  
14.3 生成脚本数据 190 J.35Ad1hM  
14.4 导出散射数据 193 ;5MI8  
14.5 创建臂 194 22(7rUkI  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 \9jEpE^Ju(  
14.7 加载两个臂的文件 200 Gu-6~^
Km9  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 "]B:QeMeF!  
14.9 连接元件 202 w`x4i fZ0q  
14.10 运行模拟 203 !UDTNF?1  
14.11 创建图以查看结果 204 8k vG<&D  
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