[技术]新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 u(JuU/U  
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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。 wkT4R\H>  
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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。 etk|%%J  
P#"_H}qC*  
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。 4thPR}DH}  
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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。 o_r{cnu  
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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。 Me^L%%:@  

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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 m*v@L4t(1  
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目 录 -#g0  
1 入门指南 4 k0xm-  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 Zm#,Ike?#  
1.2 OptiBPM简介 5 1h`#H:  
1.3 光波导介绍 8 A64c,Uv  
1.4 快速入门 8 EpENhC0  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 z0T6a15f!P  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 +\J+?jOC4S  
2.2 定义布局设置 29 dCzS f4:  
2.3 创建一个MMI耦合器 31 jjg&C9w T  
2.4 插入input plane 35 ,Uy~O(Ft  
2.5 运行模拟 39 K:Z|# i-  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 OO;I^`Yn  
3 创建一个单弯曲器件 44 4hUUQ;xj  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 A \Z_br  
3.2 定义布局设置 45 &]c7<=`K"  
3.3 创建一个弧形波导 46 SnoEi~Da  
3.4 插入入射面 49 l Ng)k1  
3.5 选择输出数据文件 53 &cf_?4  
3.6 运行模拟 54 z@2nre  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 :{?Pq8jP  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 $ccCI \  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 07Oagq(  
4.2 定义布局设置 61 b=:%*gq,  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 kb'l@d#E  
4.4 插入输入面 62 qx}*L'xB  
4.5 运行模拟 63 :kucDQE({?  
4.6 预览最大值 65 V}Pv}j:;  
4.7 绘制波导 69 ^1XnnQa  
4.8 指定输出波导的路径 69 &>XSQB(&%  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 :Z]\2(x  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Vje LPbk)  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _61tE  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 X&
,a=#C^  
5.1 定义波导材料 75 dV"K
x  
5.2 定义布局设置 76 {;hRFQ^b  
5.3 创建波导 76 ,D`\ RV  
5.4 修改输入平面 77 >F/5`=/'h  
5.5 指定波导的路径 78 XMpE|M!c  
5.6 运行模拟 79 !3o]mBH8  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 2X=*;r"{J  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 
m_UzmWF  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 9>d~g
!u=  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 q)]S:$?BT  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 AaJz3oncJ  
6.2 定义布局结构 89 1i 6>~  
6.3 绘制并定位波导 91 Mey=%Fv  
6.4 生成布局脚本 95 \Qz
 
6.5 插入和编辑输入面 97 _\AT_Zmy  
6.6 运行模拟 98 {-s7_\|p(  
6.7 修改布局脚本 100 E\~!E20^  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 5Veybchy "  
7 应用预定义扩散过程 104 e'dZ2;X$zo  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 <Kq!)) J'  
7.2 定义布局设置 106 200Fd8Ju  
7.3 设计波导 107 :UDe\zcd"  
7.4 设置模拟参数 108 Mj:=$}rs^  
7.5 运行模拟 110 Yn-;+ 4 K  
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 A<cnIUW  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 y!kM#DC^  
7.8 添加一个新的轮廓 111 L(3} H,t  
7.9 创建上方的线性波导 112 CSIsi]H  
8 各向异性BPM 115 h?&S*)1  
8.1 定义材料 116 5i&+.?(Z=  
8.2 创建轮廓 117 S{)'1J_0  
8.3 定义布局设置 118 8MCSU'uQ  
8.4 创建线性波导 120 !*=+E%7  
8.5 设置模拟参数 121 x5!lnN,#  
8.6 预览介电常数分量 122 M!]g36h[  
8.7 创建输入面 123 :JG2xtn  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 Rm=[Sj84  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1&JB@F9
!  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 qISzn04  
9.2 定义布局设置 130 [214b=  
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 =/qj vY  
9.4 编辑输入平面 132 N`!=z++G  
9.5 设置模拟参数 134 X:gE mcXc  
9.6 运行模拟 135 nV?e
(}D  
10 电光调制器 138 YX6[m6LU  
10.1 定义电解质材料 139 REKv&^FLN  
10.2 定义电极材料 140 (khMjFOg  
10.3 定义轮廓 141 "pkn  
10.4 绘制波导 144 1$rrfg  
10.5 绘制电极 147 jxA*Gg3cT5  
10.6 静电模拟 149 G:?l;+P1  
10.7 电光模拟 151 Z)H9D(Za  
11 折射率(RI)扫描 155 rTLo6wI  
11.1 定义材料和通道 155 >,QW74o  
11.2 定义布局设置 157 $eUJd Aetk  
11.3 绘制线性波导 160 K@+(6\6I  
11.4 插入输入面 160 (= ,w$  
11.5 创建脚本 161 O=wu0n  
11.6 运行模拟 163 /,#&Htk  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 }e0)=*;l  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 A+1>n^^_<  
12.1 定义材料 165 pbb6?R,  
12.2 创建参考轮廓 166 A;#GU`  
12.3 定义布局设置 166 5K %  
12.4 用户自定义轮廓 167 V/i7Zh#2:  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 Xw[|$#QKM  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 qox31pnS  
13.1 定义材料 173 'CO3b,  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 MnymV;y"  
13.3 定义晶圆 174 (.54`[2+L  
13.4 创建器件 175 h"5!puN+  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 {`CmE/`{  
13.6 定义电极区域 178 >\c"U1%E  
dGBVkb4]T  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 H@pF3gh  
13.8 运行模拟 182 a#:K"Mf.  
13.9 创建脚本 184 W-l
l2b  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 ia}V8i  
14.1 理论背景 186 */yR_f  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 Rt10:9Kz$  
14.3 生成脚本数据 190 p-;I"
uKv  
14.4 导出散射数据 193 B\}B H  
14.5 创建臂 194 v22ZwP  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 L=."<,\  
14.7 加载两个臂的文件 200 @G;\gJT*  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 nI6[y)j  
14.9 连接元件 202 wth*H$iF  
14.10 运行模拟 203 F
lQ(iv)P  
14.11 创建图以查看结果 204 SH${\BKup  
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