[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言
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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。 ~G8haN4  
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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。 #80r?,q  
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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。 uS{WeL6%  
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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。 pt9fOih[  
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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。 0|`iop%(n  
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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 HmRmZ3~  
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目 录 604^~6  
1 入门指南 4 J"yq)0  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 p`oHF 5  
1.2 OptiBPM简介 5 9lSs;
zm{Q  
1.3 光波导介绍 8 _t\)W(E&  
1.4 快速入门 8 5@{~830  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 RJA#cv~f  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 Ip;;@o&D  
2.2 定义布局设置 29 O}q(2[*i  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 =-n7/  
2.4 插入input plane 35 EL1*@  
2.5 运行模拟 39 '8UhYwyr  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 bODyJ7=[  
3 创建一个单弯曲器件 44 ~DUOL~E  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 txemu*  
3.2 定义布局设置 45 ,M$J yda  
3.3 创建一个弧形波导 46 ]YwvwmZ  
3.4 插入入射面 49 )r:gDd#/X  
3.5 选择输出数据文件 53 'Rw*WK  
3.6 运行模拟 54 <+e&E9;>6  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 1Et{lrgh f  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 u#v
];6N  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 , @dhJ8/  
4.2 定义布局设置 61 >&uR=Yd  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 $D(q  
4.4 插入输入面 62 %scQP{%aD  
4.5 运行模拟 63 <5sP%Fs)  
4.6 预览最大值 65 f&`yi
y_  
4.7 绘制波导 69 $O^U"  
4.8 指定输出波导的路径 69 uKd79[1  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 -Oc  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 h v/+  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 .0#{?R,  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75
khfWU  
5.1 定义波导材料 75 "!_,N@\t  
5.2 定义布局设置 76 5D`!Tu3  
5.3 创建波导 76 yo"!C?82=  
5.4 修改输入平面 77 o.KE=zp&z  
5.5 指定波导的路径 78 |NXe{q7{  
5.6 运行模拟 79 </)QCl'd  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 |bv7N@?e  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 .Sjg  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 %pr}Xs(-f  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 L QA6iZBP  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 L$ ZZ]?7j  
6.2 定义布局结构 89 2U`g[1  
6.3 绘制并定位波导 91 P/doNv}iG  
6.4 生成布局脚本 95 t Ai?Bjo  
6.5 插入和编辑输入面 97 BZAF;j  
6.6 运行模拟 98 X16r$~Pb  
6.7 修改布局脚本 100 }R2afTn[;  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 q OX=M  
7 应用预定义扩散过程 104 RS /*Dp^  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 n%={!WD  
7.2 定义布局设置 106 TWTh!  
7.3 设计波导 107 ]m"6a-,`  
7.4 设置模拟参数 108 ,3FG' q2  
7.5 运行模拟 110 %Y<3v\`_  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 geEETb}+y  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 95hdQ<W  
7.8 添加一个新的轮廓 111 5!}fd/}Uk  
7.9 创建上方的线性波导 112 x$/:%"E  
8 各向异性BPM 115 K8g9IZ*lT  
8.1 定义材料 116 ^U0)iz  
8.2 创建轮廓 117 a qIpO  
8.3 定义布局设置 118 !:9s>0';N  
8.4 创建线性波导 120 y`p(}X`>  
8.5 设置模拟参数 121 %~^:[@xa*  
8.6 预览介电常数分量 122 Cy'! >  
8.7 创建输入面 123 "IKbb7x  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 [Cf{2WB:7  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 :dj=kuUTbu  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 Q'
K[?W|C  
9.2 定义布局设置 130 } {<L<  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 #i0f}&
 
9.4 编辑输入平面 132 Jqgo\r%`  
9.5 设置模拟参数 134 UA}N  
9.6 运行模拟 135 EK<ly"S.  
10 电光调制器 138 37nGFH`K2m  
10.1 定义电解质材料 139 W"ldQ  
10.2 定义电极材料 140 }@Ou]o  
10.3 定义轮廓 141 A<<Bm M.%  
10.4 绘制波导 144 `w/b];e1)  
10.5 绘制电极 147 %8~g#Z  
10.6 静电模拟 149 7=[/J*-m  
10.7 电光模拟 151 DS6g_SS3  
11 折射率(RI)扫描 155 cy!;;bB  
11.1 定义材料和通道 155 &)#bdt[  
11.2 定义布局设置 157 Trt1M  
11.3 绘制线性波导 160 |;MW98 A  
11.4 插入输入面 160 f4r)g2Zb[  
11.5 创建脚本 161 fT  
11.6 运行模拟 163 RoeLf Ow  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 pQ yH`  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 e.?;mD  
12.1 定义材料 165 M"|({+9eG  
12.2 创建参考轮廓 166 @86?!0bt  
12.3 定义布局设置 166 { K*  
12.4 用户自定义轮廓 167 ;}E$>]*Yn  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 l F*x\AT  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 hT?|:!ED.F  
13.1 定义材料 173 ?-D'xqc  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 BhCOT+i;c  
13.3 定义晶圆 174 I2^Eo5'  
13.4 创建器件 175 [3fmhc  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 }D7} %P]  
13.6 定义电极区域 178 (|U|>@  
z{ MO~d9  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 j]bNOC2.L  
13.8 运行模拟 182 _1kcz]]F  
13.9 创建脚本 184 Q]<6i  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 `g!NFp9q  
14.1 理论背景 186 Xgyi}~AoaU  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 *zTEK:+_  
14.3 生成脚本数据 190  V4qv7  
14.4 导出散射数据 193 ]q CCCI`  
14.5 创建臂 194 0>)F+QC  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 't<hhjPqY  
14.7 加载两个臂的文件 200 Zia<$kAO  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Z@ZSn0  
14.9 连接元件 202 3KN>t)A#  
14.10 运行模拟 203 XL!^tMk  
14.11 创建图以查看结果 204 v"J7VF2  
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