[产品]光波导、耦合《OptiBPM入门教程》 [复制链接]

前  言 S)`%clN}J  
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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。 ">zK1t5=  
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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。 aL?+# j^"  
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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。 K14F
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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。 d`eX_]Z  
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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。 0Wd2Z-I  
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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 R%%Uw %`  
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目 录 $%:=;1Jl  
1 入门指南 4 9-B/n0  
1.1 OptiBPM安装及说明 4 %?sPKOh3N}  
1.2 OptiBPM简介 5 0R21"]L_M  
1.3 光波导介绍 8 ^Kbq.4  
1.4 快速入门 8 s:O8dL /  
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 5u5-:#sLy  
2.1 定义MMI耦合器材料 28 5I`_SOa!  
2.2 定义布局设置 29 Xh5&J9pw   
2.3 创建一个MMI耦合器 31 4LY$;J;2  
2.4 插入input plane 35 )I{~Pcq  
2.5 运行模拟 39 s!g06F  
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ;:WM^S  
3 创建一个单弯曲器件 44 t>KvR!+`g  
3.1 定义一个单弯曲器件 44 )/:j$aq  
3.2 定义布局设置 45 #q
nK nxD  
3.3 创建一个弧形波导 46 k00&+C  
3.4 插入入射面 49 YqQAogyh  
3.5 选择输出数据文件 53 >2^|r8l5  
3.6 运行模拟 54 IE*5p6I
M~  
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 l_lK,=cLj+  
4 创建一个MMI星形耦合器 60 y 1I(^<qO=  
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 oF(=@UL  
4.2 定义布局设置 61 _xz>O[unf  
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 ^D]y<@01  
4.4 插入输入面 62 kJ_XG;8  
4.5 运行模拟 63 >gTQD\k:D  
4.6 预览最大值 65 BD_"w]bqD  
4.7 绘制波导 69 (~Hwq:=.  
4.8 指定输出波导的路径 69 XS_Ib\-50  
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 (>,}C/-UG  
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 Qd"R@+i  
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 3?x}48  
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 gw^X-  
5.1 定义波导材料 75 Z,QSbw@,7  
5.2 定义布局设置 76 B*;PF  
5.3 创建波导 76 )VM'^sV?  
5.4 修改输入平面 77 X-']D_f|,  
5.5 指定波导的路径 78 E]gy5y  
5.6 运行模拟 79 @|;XDO`k;  
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 _08y; _S  
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 VthM`~3  
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 Y{`hRz`  
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 @"vTz8oY@  
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 m^%Xl@V:c-  
6.2 定义布局结构 89 _h1:{hF  
6.3 绘制并定位波导 91 _OY<Hb3%M  
6.4 生成布局脚本 95 "o>` Y  
6.5 插入和编辑输入面 97 IuOQX}  
6.6 运行模拟 98 Uv|^k8(  
6.7 修改布局脚本 100
zz[[9Am!  
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 3BK_$Fy  
7 应用预定义扩散过程 104 r.10b]b  
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 Y}hz UKJ  
7.2 定义布局设置 106 'l41];_  
7.3 设计波导 107 tKLAA+Z  
7.4 设置模拟参数 108 Q^|aix~ K  
7.5 运行模拟 110 W't.e0L<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 M^?=!!US^  
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 k}908%w  
7.8 添加一个新的轮廓 111 q@%9Y3  
7.9 创建上方的线性波导 112 39Zs  
8 各向异性BPM 115 ;o?Wn=J  
8.1 定义材料 116 {3kI~s  
8.2 创建轮廓 117 A,f%0 eQR  
8.3 定义布局设置 118 Yvxp(  
8.4 创建线性波导 120 ghVxcK  
8.5 设置模拟参数 121 A]%hM_5s  
8.6 预览介电常数分量 122 =:pN82.G  
8.7 创建输入面 123 b1t7/q  
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 s[tFaB1  
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 1`I#4f  
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 `^1&Qz>  
9.2 定义布局设置 130 c69M   
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 f')3~)"  
9.4 编辑输入平面 132 ;J40t14u  
9.5 设置模拟参数 134 sAKQ.8$h*  
9.6 运行模拟 135 ]J6+nA6)  
10 电光调制器 138 Xn:ac^  
10.1 定义电解质材料 139 xrky5[XoD  
10.2 定义电极材料 140 gKay3}w  
10.3 定义轮廓 141 m8ydX6~max  
10.4 绘制波导 144 `<kV)d%xEF  
10.5 绘制电极 147 dL!K''24{  
10.6 静电模拟 149 26\*x  
10.7 电光模拟 151 "yV)&4)  
11 折射率(RI)扫描 155 s7#|'jhZt  
11.1 定义材料和通道 155 rXR}]|;>  
11.2 定义布局设置 157 u#m(Py  
11.3 绘制线性波导 160 ;r XhK$  
11.4 插入输入面 160 L7qlvS Q  
11.5 创建脚本 161 qnZ`]?  
11.6 运行模拟 163 BA+:}81&<q  
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 3kBpH7h4  
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 rO`nS<G  
12.1 定义材料 165 tXIre-. 2}  
12.2 创建参考轮廓 166 .5m^)hi  
12.3 定义布局设置 166 Pf]O'G&F  
12.4 用户自定义轮廓 167 \w=7L-
8  
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 aE2 3[So  
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 7F{=bL  
13.1 定义材料 173 TAt9+\'  
13.2 创建钛扩散轮廓 173 oFeflcSz  
13.3 定义晶圆 174 .iL_3:6f  
13.4 创建器件 175 XU#nqvS`.  
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 'k9hzk(*  
13.6 定义电极区域 178 r,4V SyZF\  
I({ 7a i  
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 [+st?;"GF  
13.8 运行模拟 182 5B<G;if,  
13.9 创建脚本 184 zA/W+j$:  
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 D{,B[5  
14.1 理论背景 186 h;KI2k_^  
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 r_Rjjo  
14.3 生成脚本数据 190 ^JMSe-  
14.4 导出散射数据 193 /z4xq'<  
14.5 创建臂 194 m~Dq0 T  
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 cF[[_  
14.7 加载两个臂的文件 200 dMwVgc:  
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 V6d*O`  
14.9 连接元件 202 9e Dji,  
14.10 运行模拟 203 Y4Z?`TL  
14.11 创建图以查看结果 204 ::vw1Es  
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