光波导书籍《OptiBPM入门教程》

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前言 kMo;<Z
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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。 ?q7VB
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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。 _T6WA&;8
W~.1f1)
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。 *1ekw#'
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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。 Rde#=>@V
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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。 Z=z'j8z3
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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 &1F)/$,v

上海讯技光电科技有限公司
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目录 g`y >)N/
1 入门指南 4 zY(w`Hm2
1.1 OptiBPM安装及说明 4 1zGEf&rv:
1.2 OptiBPM简介 5 l|%7)2TyG)
1.3 光波导介绍 8 .P# c/SQp
1.4 快速入门 8 JZD27[b
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 rxI?|}4
2.1 定义MMI耦合器材料 28 W;,UhE
2.2 定义布局设置 29 +&O[}%W
2.3 创建一个MMI耦合器 31 "}\z7^.W>
2.4 插入input plane 35 +@cf@}W6QC
2.5 运行模拟 39 []1VD#
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 W+H27qsv
3 创建一个单弯曲器件 44 8/-GrdyE
3.1 定义一个单弯曲器件 44 mz+>rc
3.2 定义布局设置 45 TqKL(Qw E
3.3 创建一个弧形波导 46 \hc}xy 0
3.4 插入入射面 49 .m7iXd{
3.5 选择输出数据文件 53 k^C;"awh
3.6 运行模拟 54 }qmZ
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 F{[2|u(4
4 创建一个MMI星形耦合器 60 jzI\Q{[m'
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 3+{hO@O
4.2 定义布局设置 61 3iV/7~ O
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Zul]ekv
4.4 插入输入面 62 .o:Pe2C
4.5 运行模拟 63 6y%BJU.I
4.6 预览最大值 65 H6/@loO!Xy
4.7 绘制波导 69 @xtcjB9
4.8 指定输出波导的路径 69 2(5wFc
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 5;>M&qmN
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 VMad ]bEf
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 n1y#gC
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 4oT25VH
5.1 定义波导材料 75 2~2
5.2 定义布局设置 76 A}~hc&J
5.3 创建波导 76 R|$=Pfg~4
5.4 修改输入平面 77 Z:,HB]&;9
5.5 指定波导的路径 78 (4$lB{%
5.6 运行模拟 79 9V.)=*0hp
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 I?4J69'
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 7T_g?!sdMh
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 M4nM%qRGQ
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 '}P)iS2
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 6\\B{%3R2
6.2 定义布局结构 89 x@v,qF$K
6.3 绘制并定位波导 91 H#m)`=nZSZ
6.4 生成布局脚本 95 OZ![9l
6.5 插入和编辑输入面 97 e~'y%|D
6.6 运行模拟 98 :n0(gB
6.7 修改布局脚本 100 9w11kut-!
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 @]H&(bw
7 应用预定义扩散过程 104 '3[Ecy#
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 +'uF3-+WY
7.2 定义布局设置 106 X[j4V<4O
7.3 设计波导 107 asQ pVP
7.4 设置模拟参数 108 [53@'@26
7.5 运行模拟 110 C(?>l.QGw
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 p|(910OEQ
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 `r_qvrC
7.8 添加一个新的轮廓 111 0Hff/~J
7.9 创建上方的线性波导 112 eU@yw1N
8 各向异性BPM 115 =bN[TD
8.1 定义材料 116 6\4oHRJC
8.2 创建轮廓 117 %lv2;-
8.3 定义布局设置 118 M`BD]{tN}
8.4 创建线性波导 120 YwoytoXK
8.5 设置模拟参数 121 bt%k;Z]
8.6 预览介电常数分量 122 H$(%FWzQ%
8.7 创建输入面 123 1_7x'5GdA
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 0z#+^
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 Y8m|f
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 JP!$uK{u
9.2 定义布局设置 130 ppb]RN|)
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 wMt?yc:X
9.4 编辑输入平面 132 fAUtqkB
9.5 设置模拟参数 134 n@T4z.*~lA
9.6 运行模拟 135 ~;UK/OZ
10 电光调制器 138 9S=9m[#y'
10.1 定义电解质材料 139 T*k K-@.i
10.2 定义电极材料 140 j,6dGb
10.3 定义轮廓 141 fU>"d>6!S
10.4 绘制波导 144 B*Hp
10.5 绘制电极 147 SQ>.P
10.6 静电模拟 149 E`LML?
10.7 电光模拟 151 a3HT1!M)
11 折射率(RI)扫描 155 /Wg$.<!5}
11.1 定义材料和通道 155 l= ~]MSwY
11.2 定义布局设置 157 R/ l1$}
11.3 绘制线性波导 160 ll[U-v{
11.4 插入输入面 160 a3R#Bg(
11.5 创建脚本 161 .[= 0(NO
11.6 运行模拟 163 }(op;7
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 `U2Z(9le
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 !rTh+F*
12.1 定义材料 165 /LuwPM
12.2 创建参考轮廓 166 L)8;96
12.3 定义布局设置 166 iknBc-TLD
12.4 用户自定义轮廓 167 ^Bm9yR
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 %9{4g->
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 BI4p3-
13.1 定义材料 173 ,6i67!lb
13.2 创建钛扩散轮廓 173 >^n'
13.3 定义晶圆 174 r^WO$u|@i
13.4 创建器件 175 9zi/z_G
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 .Pxb9mW
13.6 定义电极区域 178 (V{bfDu&h@
jY87NHg
13.7 定义输入平面和模拟参数 182 e)!X9><J
13.8 运行模拟 182 aJI>qk h?]
13.9 创建脚本 184 &Vnet7LfU
14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成电路模拟-散射数据导出 186 Qs#v/r
14.1 理论背景 186 =J0FT2 d
14.2 波导Vertical Offset位置设置 189 ?#pL\1"E
14.3 生成脚本数据 190 !*C^gIQGU
14.4 导出散射数据 193 (;~[}"
14.5 创建臂 194 |],{kUIXO
14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197 o)"}DeV$&
14.7 加载两个臂的文件 200 Tk.MtIs)V}
14.8 在OptiSystem内完成布局 201 KW+^9&lA
14.9 连接元件 202 `!!A;G7Qg
14.10 运行模拟 203 6S"bW)O
14.11 创建图以查看结果 204
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infotek	2024-12-18 14:41
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