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光波導(dǎo)——OptiBPM入門教程 前 言
隨著時代的發(fā)展，人們對光網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求越來越高，光通信網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜。各類光通信系統(tǒng)中，存在著許多的波導(dǎo)類元件，如分束器，耦合器，復(fù)用器，AWG等，這些元件在整個光通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。而此類光波導(dǎo)器件研發(fā)人員，可以使用OptiBPM來對相關(guān)的元器件進(jìn)行模擬分析與設(shè)計，這可以大大降低時間成本和物料成本。
OptiBPM是基于光束傳輸算法（BPM-矢量BPM、半矢量BPM以及標(biāo)量BPM）來模擬光通過任意波導(dǎo)介質(zhì)（各向同性與各向異性）。并可使用合適的數(shù)值方法，如Crank-Nicholson方法和Scheme Parameter以及ADI，來進(jìn)行計算，計算過程中可以使用合適的邊界條件，如TBC和PML邊界條件，以完成整個波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的仿真和分析，獲得任意位置處的電磁場分布。
通過OptiBPM，科研人員可以同時觀察近場分布（包含幅度、相位等），檢測輻射以及方向場（Guided Field）。OptiBPM能夠提升科研人員在波導(dǎo)器件設(shè)計的效率，減小風(fēng)險并降低整體研發(fā)產(chǎn)品成本。
本書詳細(xì)描述了各類光波導(dǎo)模型的創(chuàng)建以及分析方法，旨在幫助OptiBPM軟件初學(xué)者快速學(xué)會常用的軟件功能。本書主要參考OptiWave公司發(fā)布的案例以及相關(guān)操作手冊翻譯整理而成。
本書第一章主要介紹了軟件的安裝方法以及軟件的開發(fā)背景，第二~十三章，分別描述了如何創(chuàng)建以及分析常見的波導(dǎo)類器件，如MMI耦合器、MMI星形耦合器、3dB耦合器、電光調(diào)制器、Chip-to-Fiber對接耦合器、馬赫澤德干涉儀等，并包含了創(chuàng)建各類波導(dǎo)的方法和分析方法，如參數(shù)掃描，腳本自定義等。第十四章主要描述了如何將OptiBPM設(shè)計的元器件，導(dǎo)入到OptiSystem（一款光通信系統(tǒng)模擬仿真軟件）中做聯(lián)合仿真，可以查看此元器件在光通信系統(tǒng)中的具體行為。
《OptiBPM入門指南》，是由上海訊技光電工程師翻譯整理而來，譯者希望本書能夠?qū)ptiBPM的使用者有所幫助，通過學(xué)習(xí)后能夠較好的掌握OptiBPM軟件的基本使用方法。由于譯者水平有限，書中錯誤紕漏之處在所難免，敬請同行讀者批評和指正
上海訊技光電科技有限公司 2021年4月
 目 錄 1 入門指南 4 1.1 OptiBPM安裝及說明 4 1.2 OptiBPM簡介 5 1.3 光波導(dǎo)介紹 8 1.4 快速入門 8 2 創(chuàng)建一個簡單的MMI耦合器 28 2.1 定義MMI耦合器材料 28 2.2 定義布局設(shè)置 29 2.3 創(chuàng)建一個MMI耦合器 31 2.4 插入input plane 35 2.5 運行模擬 39 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結(jié)果 43 3 創(chuàng)建一個單彎曲器件 44 3.1 定義一個單彎曲器件 44 3.2 定義布局設(shè)置 45 3.3 創(chuàng)建一個弧形波導(dǎo) 46 3.4 插入入射面 49 3.5 選擇輸出數(shù)據(jù)文件 53 3.6 運行模擬 54 3.7 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 57 4 創(chuàng)建一個MMI星形耦合器 60 4.1 定義MMI星形耦合器的材料 60 4.2 定義布局設(shè)置 61 4.3 創(chuàng)建一個MMI星形耦合器 61 4.4 插入輸入面 62 4.5 運行模擬 63 4.6 預(yù)覽最大值 65 4.7 繪制波導(dǎo) 69 4.8 指定輸出波導(dǎo)的路徑 69 4.9 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 71 4.10 添加輸出波導(dǎo)并預(yù)覽仿真結(jié)果 72 4.11 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 74 5 基于VB腳本進(jìn)行波長掃描 75 5.1 定義波導(dǎo)材料 75 5.2 定義布局設(shè)置 76 5.3 創(chuàng)建波導(dǎo) 76 5.4 修改輸入平面 77 5.5 指定波導(dǎo)的路徑 78 5.6 運行模擬 79 5.7 在OptiBPM_Simulator中預(yù)覽模擬結(jié)果 81 5.8 應(yīng)用VB腳本進(jìn)行模擬 82 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模擬結(jié)果 84 6 應(yīng)用VB腳本設(shè)計一個3dB的耦合器 88 6.1 定義3dB耦合器所需的材料 88 6.2 定義布局結(jié)構(gòu) 89 6.3 繪制并定位波導(dǎo) 91 6.4 生成布局腳本 95 6.5 插入和編輯輸入面 97 6.6 運行模擬 98 6.7 修改布局腳本 100 6.8 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽模擬結(jié)果 102 7 應(yīng)用預(yù)定義擴(kuò)散過程 104 7.1 創(chuàng)建一個由鈦在鈮酸鋰中擴(kuò)散所形成的線性波導(dǎo) 104 7.2 定義布局設(shè)置 106 7.3 設(shè)計波導(dǎo) 107 7.4 設(shè)置模擬參數(shù) 108 7.5 運行模擬 110 7.6 基于鈦和鎂在鈮酸鋰中的擴(kuò)散，創(chuàng)建一個掩埋波導(dǎo) 111 7.7 將模板以新的名稱進(jìn)行保存 111 7.8 添加一個新的輪廓 111 7.9 創(chuàng)建上方的線性波導(dǎo) 112 8 各向異性BPM 115 8.1 定義材料 116 8.2 創(chuàng)建輪廓 117 8.3 定義布局設(shè)置 118 8.4 創(chuàng)建線性波導(dǎo) 120 8.5 設(shè)置模擬參數(shù) 121 8.6 預(yù)覽介電常數(shù)分量 122 8.7 創(chuàng)建輸入面 123 8.8 運行各向異性BPM模擬 124 9 創(chuàng)建一個chip-to-fiber對接耦合器 127 9.1 定義chip-to-fiber對接耦合器的材料和波導(dǎo) 128 9.2 定義布局設(shè)置 130 9.3 創(chuàng)建一個chip-to-fiber對接耦合器 130 9.4 編輯輸入平面 132 9.5 設(shè)置模擬參數(shù) 134 9.6 運行模擬 135 10 電光調(diào)制器 138 10.1 定義電解質(zhì)材料 139 10.2 定義電極材料 140 10.3 定義輪廓 141 10.4 繪制波導(dǎo) 144 10.5 繪制電極 147 10.6 靜電模擬 149 10.7 電光模擬 151 11 折射率(RI)掃描 155 11.1 定義材料和通道 155 11.2 定義布局設(shè)置 157 11.3 繪制線性波導(dǎo) 160 11.4 插入輸入面 160 11.5 創(chuàng)建腳本 161 11.6 運行模擬 163 11.7 在OptiBPM_Analyzer中預(yù)覽結(jié)果 163 12 應(yīng)用用戶自定義擴(kuò)散輪廓 165 12.1 定義材料 165 12.2 創(chuàng)建參考輪廓 166 12.3 定義布局設(shè)置 166 12.4 用戶自定義輪廓 167 12.5 根據(jù)參考輪廓檢測用戶自定義輪廓 170 13 馬赫-澤德干涉儀開關(guān) 172 13.1 定義材料 173 13.2 創(chuàng)建鈦擴(kuò)散輪廓 173 13.3 定義晶圓 174 13.4 創(chuàng)建器件 175 13.5 檢查x-y切面的RI輪廓 177 13.6 定義電極區(qū)域 178
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