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2022-08-10 10:04 |
新书推荐-光纤波导设计《OptiBPM入门教程》
前 言 28 h3Ayw4 ~]+-<O^U~ 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。 K+3dwQo c,ccavv{I 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。 ?^F*M#%?
/ v";u) 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。 64qm ]zGgx07d 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。 YeN /J.R q4].C|7 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。 L@ ,-V G8c 8`~t 《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 (~YFm"S .rfufx9Sw
上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 r"yA=d'c t;[L-|^ 目 录 %+PWcCmn 1 入门指南 4 nZ;h&N-_- 1.1 OptiBPM安装及说明 4 )XB31^ 1.2 OptiBPM简介 5 'b#`)w@/= 1.3 光波导介绍 8 K<@gU\-! 1.4 快速入门 8 ;B%NFvG 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 x/nlIoT 2.1 定义MMI耦合器材料 28 NGl/F{< 2.2 定义布局设置 29 $=>(7 =l_ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 /:]`TlAb, 2.4 插入input plane 35 ;D Mv?-H 2.5 运行模拟 39 em^|E73 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ]B;GU 3 创建一个单弯曲器件 44 DqgYc[UGA 3.1 定义一个单弯曲器件 44 :HSqa9>wa 3.2 定义布局设置 45 l djypEa} 3.3 创建一个弧形波导 46 UlBg6 3.4 插入入射面 49 IR*g>q 3.5 选择输出数据文件 53 ^i3~i?\,P 3.6 运行模拟 54 1WGcv O)< 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 EJ$- 4 创建一个MMI星形耦合器 60 ML6V,V/e 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ISHNeO8 4.2 定义布局设置 61 C$X
)I~M 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 f
wN 4.4 插入输入面 62 mQRQ2SN6 4.5 运行模拟 63 |meo 4.6 预览最大值 65 7U#`^Q} 4.7 绘制波导 69 mZ;W$y SO 4.8 指定输出波导的路径 69 W~15[r0 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 %@IZ41<C
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 TH_Vw,) 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 > QwZt 5 基于VB脚本进行波长扫描 75
kyQUaFG 5.1 定义波导材料 75 p5<2t SD 5.2 定义布局设置 76 (<ybst6+I 5.3 创建波导 76 ;Qpp[V` 5.4 修改输入平面 77 auOYi<<>W 5.5 指定波导的路径 78 jEQr{X7bEL 5.6 运行模拟 79 z/bJDSQ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 SB#YV
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 5oz[Njq4 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 NB]T~_?]* 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 yVe<[!hJ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 (k?,+jnR 6.2 定义布局结构 89 3VJoH4E!6 6.3 绘制并定位波导 91 &]VCZQL 6.4 生成布局脚本 95 8Z;wF 6.5 插入和编辑输入面 97 vkmTd4g 6.6 运行模拟 98 L@*0wx`fU 6.7 修改布局脚本 100 Vq`i.>%5 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
9XGzQ45R 7 应用预定义扩散过程 104 5.J$0wK'6 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 *&X. 7.2 定义布局设置 106 {p-b,J9~a 7.3 设计波导 107 ajy.K'B* 7.4 设置模拟参数 108 : 0BaEqX 7.5 运行模拟 110 846j<fE 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散,创建一个掩埋波导 111 pm<zw- 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 A8JEig 3Ix 7.8 添加一个新的轮廓 111 ^FSUK 7.9 创建上方的线性波导 112 xZ2}1D 8 各向异性BPM 115 J-g#zs 8.1 定义材料 116 m
ys5B} 8.2 创建轮廓 117 A(y^1Nm 8.3 定义布局设置 118 y}jX/Ln 8.4 创建线性波导 120 t0Q/vp*/ 8.5 设置模拟参数 121 XZhX%OT! 8.6 预览介电常数分量 122 KK-9[S- 8.7 创建输入面 123 )i&9)_ro 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 s MAc+9G9k 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 6,'v
/A- 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 jyF0asb 9.2 定义布局设置 130 L|G!of[8n 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 'tK5s>gv< 9.4 编辑输入平面 132 (j-[m\wF 9.5 设置模拟参数 134 R4,j 9.6 运行模拟 135 hx$-d}W{ 10 电光调制器 138 jnFCtCB 10.1 定义电解质材料 139 bu"R2~sb 10.2 定义电极材料 140 _H|c_ 10.3 定义轮廓 141 H`4H(KWm 10.4 绘制波导 144 8;7Y}c 10.5 绘制电极 147 y|!%C-P 10.6 静电模拟 149 0;'kv| 10.7 电光模拟 151 b?h9G3J_a 11 折射率(RI)扫描 155 r@+IDW.=9 11.1 定义材料和通道 155 c8mcJAc 11.2 定义布局设置 157 0A[p3xE\ 11.3 绘制线性波导 160 juuBLv 11.4 插入输入面 160 za7h.yK } 11.5 创建脚本 161 Uh}n'Xd#{} 11.6 运行模拟 163 UD[S>{
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 l)E
\mo
8 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 yEt :g0Z\ 12.1 定义材料 165 Ee>P*7*jB 12.2 创建参考轮廓 166 "iE9X.6NMu 12.3 定义布局设置 166 p~M1}mE 12.4 用户自定义轮廓 167 TEOV>Tt 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 'Omi3LXfDT 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 N m-{$U 13.1 定义材料 173 W5*%n]s~ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 B?c9cS5Mj 13.3 定义晶圆 174 DG1
>T 13.4 创建器件 175 4R\bU"+jZ_ 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 ~,yHE3B\G 13.6 定义电极区域 178 _)Uw-vhQiT zmy94Y5PE 13.7 定义输入平面和模拟参数 182 fXMVl\ < 13.8 运行模拟 182 {e[S?1t=l 13.9 创建脚本 184 >L/Rf8j & 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 L1*P<Cb 14.1 理论背景 186 ,-A8;DW]^J 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 WM BntB 14.3 生成脚本数据 190 ZC3b9:tk 14.4 导出散射数据 193 35Nwx< 14.5 创建臂 194 eN{[T
PPCq 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Y."ujo #bB 14.7 加载两个臂的文件 200 ?_ [xpK() 14.8 在OptiSystem内完成布局 201 I jN3 jU 14.9 连接元件 202 YKLh$ 14.10 运行模拟 203 -yeQQ4b 14.11 创建图以查看结果 204 R|H9AM
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