光波导书籍《OptiBPM入门教程》

LK<ZF=z]Z   前  言 Ya}}a   aTkMg   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。 %I;uqf   }l&y8,[:   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。 I#'yy7J   d.Q<!Au3   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。 p!EG:B4   w~3z);   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。 U#%+FLX@w   H`,t"I   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。 )d>Dcne   ==S^IBG   《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  tYG6Gl   上海讯技光电科技有限公司 .LGA0   hW`o-'   TAq[g|N-;   目 录 NZ?dJ"eq7   1 入门指南 4 89{`GKWX   1.1 OptiBPM安装及说明 4 vGOO"r(xL   1.2 OptiBPM简介 5 tF\_AvL_8   1.3 光波导介绍 8 -wVuM.n(Z   1.4 快速入门 8 -;Te+E_   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 l5D4?`|   2.1 定义MMI耦合器材料 28 Fzt7@VNxc   2.2 定义布局设置 29 qC3PKlhv6   2.3 创建一个MMI耦合器 31 =}0$|@pl   2.4 插入input plane 35 lYey7tl{   2.5 运行模拟 39 v3(0Mu0J   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 CdMV(   3 创建一个单弯曲器件 44 rxj#   3.1 定义一个单弯曲器件 44 0U !&|i\   3.2 定义布局设置 45 -C8LM ls   3.3 创建一个弧形波导 46 )@<HG$#   3.4 插入入射面 49 $~\Tl:!#?   3.5 选择输出数据文件 53 0Hx'C^m72   3.6 运行模拟 54 9m<%+S5&   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 Ua4P@#cU   4 创建一个MMI星形耦合器 60 m ex@~VK   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 `6BQ6)7   4.2 定义布局设置 61 ~S$ex,~   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 b;nqhO[f}   4.4 插入输入面 62 Io tc>!   4.5 运行模拟 63 E(&zH;?_   4.6 预览最大值 65 [[xnp;-;   4.7 绘制波导 69 {1+me E   4.8 指定输出波导的路径 69 )\7Cp-E-W   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 9< S   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 #V $sb1u   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 m_FTg)_=   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 uJ8FzS>[V   5.1 定义波导材料 75 ;9q$eK%d   5.2 定义布局设置 76 cQsSJBZ[v5   5.3 创建波导 76 y'n<oSB}   5.4 修改输入平面 77 fAfB.|cd   5.5 指定波导的路径 78 lTVz'ys   5.6 运行模拟 79 $e.Bz`   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 )@] W=   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 )6eFYt%c   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 R^]a<g,   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 1#8~@CQ ::   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 T5}5uk9   6.2 定义布局结构 89 Y![8-L|Q   6.3 绘制并定位波导 91 ,Ek6X)|@   6.4 生成布局脚本 95 %NfH`%`   6.5 插入和编辑输入面 97 ;F"Tu   6.6 运行模拟 98 .4[M-@4+]   6.7 修改布局脚本 100 54/ZGaonz   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 >h~>7i(A   7 应用预定义扩散过程 104 h 0)oQrY   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 <p+7,a E_   7.2 定义布局设置 106 L( X}37   7.3 设计波导 107  A7eYKo q   7.4 设置模拟参数 108 c{39,oF   7.5 运行模拟 110 >5zD0!bA   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111  =vDpm,   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 5HTY ~&C   7.8 添加一个新的轮廓 111 Z=<D`   7.9 创建上方的线性波导 112 3$BO=hI/-   8 各向异性BPM 115 4VkJtu5   8.1 定义材料 116 F5M{`:/   8.2 创建轮廓 117 )}vUYTU1   8.3 定义布局设置 118 R;uP^   8.4 创建线性波导 120 +vPCr&40   8.5 设置模拟参数 121 4{b/Nv:b   8.6 预览介电常数分量 122 :5jorVu   8.7 创建输入面 123 zm4e+v-   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 t+jdV   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ]eX(K5 A   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 PWfd<Yf!   9.2 定义布局设置 130 <l>L8{-3   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 L Z3=K`gj   9.4 编辑输入平面 132 ?+$EPaC2   9.5 设置模拟参数 134 c:s[vghH^#   9.6 运行模拟 135 C\|HN=2eh   10 电光调制器 138 };*&;GFe   10.1 定义电解质材料 139 =,08D^xY   10.2 定义电极材料 140 }/g1   10.3 定义轮廓 141 >R.!Qze\G   10.4 绘制波导 144 cCIs~*D   10.5 绘制电极 147 3ZvQUH/{W   10.6 静电模拟 149 g%D.sc)69   10.7 电光模拟 151 APU~y5vG (   11 折射率(RI)扫描 155 -cUw}   11.1 定义材料和通道 155 ^Nysx ~6   11.2 定义布局设置 157 H{_6e6`e.   11.3 绘制线性波导 160 y@Td]6|f   11.4 插入输入面 160 [kPl7[OL   11.5 创建脚本 161 -NDB.~E^DJ   11.6 运行模拟 163 Ju.T.)H   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 nzU0=w}V   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ZKi?;ta=   12.1 定义材料 165 |voZ0U   12.2 创建参考轮廓 166 4hn'b[   12.3 定义布局设置 166 4X0ku]   12.4 用户自定义轮廓 167 4*UKR!sr   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 ,ZnL38GW   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 *4l6+#W   13.1 定义材料 173 =C aSd|    13.2 创建钛扩散轮廓 173 SWNT}{x]   13.3 定义晶圆 174 |]?7r?=J9v   13.4 创建器件 175 msw=x 0{n5   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 nNRc@9Lt   13.6 定义电极区域 178 ,~NJ}4wP   ,@Elw>^   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 I3Ad+]v   13.8 运行模拟 182  x![ut   13.9 创建脚本 184 G52z5-=v   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 h6D1uM"o    14.1 理论背景 186 Qaiqx"x3   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 *bi;mQ   14.3 生成脚本数据 190 <In+V   14.4 导出散射数据 193 0EC/l OS   14.5 创建臂 194 yeV|j\TJI.   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 Q*/jQC   14.7 加载两个臂的文件 200 eW[](lGWM   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 Ul|htB<1:   14.9 连接元件 202 <"LA70Hkk   14.10 运行模拟 203 ket"fXqJX   14.11 创建图以查看结果 204 OL623jQX

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