光波导书籍《OptiBPM入门教程》

(\9`$   前  言 Ej(Jj\   *v>ZE6CL   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。 2@&r!Q|1vR   P#,u9EIJ   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。 "s*-dZO   ]A#lV$   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。 z$32rt8{`v   gE-y`2SU   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。 @;Ttdwg#J   'rD6MY   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。 CLb6XnkcA\   ':'g!b`/   《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 (q> TKM   上海讯技光电科技有限公司 bLgH3[{   wbO6Ag@))   _FLEz|%~   目 录 hRcb}>pr   1 入门指南 4 Y?VbgOM)   1.1 OptiBPM安装及说明 4 )*,/L <   1.2 OptiBPM简介 5 Y?T{>"_W   1.3 光波导介绍 8 }I "C4'(a   1.4 快速入门 8 (C2 XFg_   2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ou|emAV   2.1 定义MMI耦合器材料 28 )?L=o0   2.2 定义布局设置 29 lo1Ui`V   2.3 创建一个MMI耦合器 31 '=\}dav!   2.4 插入input plane 35 `&$8/_`   2.5 运行模拟 39 jcH@*c=%e   2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 CT|+?   3 创建一个单弯曲器件 44 30Q p^)K   3.1 定义一个单弯曲器件 44 ;t`  ?|   3.2 定义布局设置 45 N+-Tp&:wY   3.3 创建一个弧形波导 46 90}{4&C.^   3.4 插入入射面 49 Q M, !-~t   3.5 选择输出数据文件 53 8!g `bC#%   3.6 运行模拟 54 ^S9y7b^;r   3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 l.[pnLD   4 创建一个MMI星形耦合器 60 KaGUpHw   4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 [&Xp]:M'D   4.2 定义布局设置 61 TBhM^\z   4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 (}"D x3K   4.4 插入输入面 62 [\uR3$j#   4.5 运行模拟 63 $6Q IYF""   4.6 预览最大值 65 8#I>`z^F   4.7 绘制波导 69 cw;wv+|k   4.8 指定输出波导的路径 69 3P>gDQP   4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71  )vr@:PE   4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 9 N]Xa   4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 '[F:uA   5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]`E+HLEQ'   5.1 定义波导材料 75 Nz{dnV{&x;   5.2 定义布局设置 76 <G"cgN#]   5.3 创建波导 76 4DXbeQs:   5.4 修改输入平面 77  w-jElV   5.5 指定波导的路径 78 MatXhP] Fi   5.6 运行模拟 79 gU9{~-9}   5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ZTC>Ufu2!   5.8 应用VB脚本进行模拟 82 z*Sm5i&)_q   5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 *P()&}JK   6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Er~17$b   6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 d{ (,Gy>I   6.2 定义布局结构 89 :dmE/Tq   6.3 绘制并定位波导 91 X/]@EF   6.4 生成布局脚本 95 QWmE:F[M~   6.5 插入和编辑输入面 97 T}~TW26v   6.6 运行模拟 98 H/8^Fvd   6.7 修改布局脚本 100 VFT@Ic#]   6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 \}-4(Xdaq   7 应用预定义扩散过程 104 XLpP*VH3   7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 wI#8|,]"z   7.2 定义布局设置 106 Pms@!yce   7.3 设计波导 107 ;%|im?   7.4 设置模拟参数 108 wAMg"ImJ   7.5 运行模拟 110 B`tq*T%   7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 b`0tfXzS5   7.7 将模板以新的名称进行保存 111 SNEhP5!   7.8 添加一个新的轮廓 111 V>$( N/1   7.9 创建上方的线性波导 112 F[qXIL)   8 各向异性BPM 115 <+8'H:wz   8.1 定义材料 116 ,OZ   8.2 创建轮廓 117 &K[*vyD   8.3 定义布局设置 118 B6XO&I1c   8.4 创建线性波导 120 @xG&K{j   8.5 设置模拟参数 121 w+o5iPLX   8.6 预览介电常数分量 122 =;Id["+   8.7 创建输入面 123 (1/Sf&2i   8.8 运行各向异性BPM模拟 124 M8^ID #   9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 ~{ x1/eH   9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 #86N !&x   9.2 定义布局设置 130 *k$[/{S1-   9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 #J5BHY~   9.4 编辑输入平面 132 s8j |>R|k   9.5 设置模拟参数 134 4^_6~YP7   9.6 运行模拟 135 Rq4;{a/j   10 电光调制器 138 =4ygbk   10.1 定义电解质材料 139 LPs%^*8(2   10.2 定义电极材料 140 ?y>N&\pt2   10.3 定义轮廓 141 HKN|pO3v   10.4 绘制波导 144 IrwQ~z3I   10.5 绘制电极 147 c '|*{%<e2   10.6 静电模拟 149 egmUUuO   10.7 电光模拟 151 W5jwD   11 折射率(RI)扫描 155 !E 70e$Th   11.1 定义材料和通道 155 Q+CJd>B   11.2 定义布局设置 157 AR"2?2<mJ7   11.3 绘制线性波导 160 ?7\V)$00(&   11.4 插入输入面 160 ^0,}y]5p   11.5 创建脚本 161 _K5<)( )   11.6 运行模拟 163 8jK=A2pTa   11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 U#<d",I   12 应用用户自定义扩散轮廓 165 $`pf!b2Z   12.1 定义材料 165 0 _!0\d#c   12.2 创建参考轮廓 166 IPot][ N>   12.3 定义布局设置 166 O7.V>7Y9H   12.4 用户自定义轮廓 167 h*%p%t<   12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 dT`nR"   13 马赫-泽德干涉仪开关 172 AvL /gt:   13.1 定义材料 173 BD6!,   13.2 创建钛扩散轮廓 173 BRFsw`c   13.3 定义晶圆 174 {uDW<u_!   13.4 创建器件 175 D@=]mh6vl   13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 X[z;P!U   13.6 定义电极区域 178 N$=YL @m8   gI:g/ R   13.7 定义输入平面和模拟参数 182 t Cuvb   13.8 运行模拟 182 *h^->+0n   13.9 创建脚本 184 &oL"AJU   14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 N2h5@*1Y   14.1 理论背景 186 qxRsq&_   14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 YznL+TD   14.3 生成脚本数据 190 z K0M WyXO   14.4 导出散射数据 193 vc#o(?g   14.5 创建臂 194 _JH.&8   14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 &{)<Q(g   14.7 加载两个臂的文件 200 I0-1 Hr   14.8 在OptiSystem内完成布局 201 ,#a4P`q'iC   14.9 连接元件 202 C&O8fNB_   14.10 运行模拟 203 A;!5c;ftj,   14.11 创建图以查看结果 204 H UJqB0D ?

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