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前 言 fTj@/"a
8&EJ. CQ 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。 ]T)N{"&N/
4. R(`#f 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。 bUcp8
s )WA9PiC 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。 .2%t3ul[
]$2 yV&V & 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。 &5y
1J[$f>%n] 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。 1%_RXQVG
$.D )Llcq 《OptiBPM入门指南》，是由上海讯技光电工程师翻译整理而来，译者希望本书能够对OptiBPM的使用者有所帮助，通过学习后能够较好的掌握OptiBPM软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处在所难免，敬请同行读者批评和指正 cAN!5?D\
4`8s] X 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 g>t1rZ
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目 录 3VLwY!2: 1 入门指南 4 g**!'T4&o 1.1 OptiBPM安装及说明 4 H~ yHSm 3 1.2 OptiBPM简介 5 a{xJ#_/6 1.3 光波导介绍 8 ''auu4vF 1.4 快速入门 8 A l?%[-u 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 4Fz Tf7h^ 2.1 定义MMI耦合器材料 28 G_1r&[N3 2.2 定义布局设置 29 cg {5\ Vl 2.3 创建一个MMI耦合器 31 K~d'*J- 2.4 插入input plane 35 kTH"" h{ 2.5 运行模拟 39 \:+\H0 Bz 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 6 rnFXZ\ 3 创建一个单弯曲器件 44 vD 8pVR+ 3.1 定义一个单弯曲器件 44 Z5xQ
-T` 3.2 定义布局设置 45 t]SB .ja 3.3 创建一个弧形波导 46 t{c:<nN 3.4 插入入射面 49 c>$d!IKCL 3.5 选择输出数据文件 53 B& @ pZYl 3.6 运行模拟 54 : 6o%x0l 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 r[(;J0= 4 创建一个MMI星形耦合器 60 {#kCqjWG 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 Z7bJ<TpZ 4.2 定义布局设置 61 :,l16{^ 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 HN7tIz@Frc 4.4 插入输入面 62 QqQhQ GV 4.5 运行模拟 63 no8\Oees 4.6 预览最大值 65 oJD]h/fQs 4.7 绘制波导 69 m] V#fRC 4.8 指定输出波导的路径 69 ueJ^Q,-t 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 :h(RS ; 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 x'0_lf</ # 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 F'|K>!H 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ho $}#o 5.1 定义波导材料 75 9 C)VW 5.2 定义布局设置 76 J&j5@ 5.3 创建波导 76 IoL P*D 5.4 修改输入平面 77 Y-bTKSn 5.5 指定波导的路径 78 hV~M!vFxA 5.6 运行模拟 79 8 XY xyOl 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 &wlD`0v 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 :4AIYk=q 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 )W le
CS_ 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 'Y @yW 3K 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 hrnE5=iY 6.2 定义布局结构 89 S!PG7 hK2 6.3 绘制并定位波导 91 8KJ`+"<=@ 6.4 生成布局脚本 95 x:0swZ5Z 6.5 插入和编辑输入面 97 hqln 6m 6.6 运行模拟 98 Y:/p0 o 6.7 修改布局脚本 100 j5D Cc,s 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 hY!ek;/Gc 7 应用预定义扩散过程 104 4AzDWK@/ 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 K6-)l
isf 7.2 定义布局设置 106 iDcTO} 7.3 设计波导 107 @k{q[6c2 n 7.4 设置模拟参数 108 s<LnUF1b 7.5 运行模拟 110 oUn+tu: 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 LpY{<:y 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 pq
r_{ 7.8 添加一个新的轮廓 111 lv?`+tU2_ 7.9 创建上方的线性波导 112 3|!3R'g/ > 8 各向异性BPM 115 ujnT B*Cqc 8.1 定义材料 116 $gnrd~v4e 8.2 创建轮廓 117 z2{y<a9;? 8.3 定义布局设置 118 SW%}S* h 8.4 创建线性波导 120 kSiyMDY- 8.5 设置模拟参数 121 $1 B?@~& 8.6 预览介电常数分量 122 md<^x(h"< 8.7 创建输入面 123 6O,k! y> 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 eH7x>[lH. 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 bD =H $) 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 sN8pwRj b 9.2 定义布局设置 130 \]4EAKJ E 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 =v^#MU{k? 9.4 编辑输入平面 132 `Y.~e E 9.5 设置模拟参数 134 |pS]zD 9.6 运行模拟 135 [K,P)V> K 10 电光调制器 138 @5wc 3y 10.1 定义电解质材料 139 )NhC+=N 10.2 定义电极材料 140 im9 w|P 5 10.3 定义轮廓 141 LZ_0=Xx% 10.4 绘制波导 144 Dqo#+_v 10.5 绘制电极 147 ROn@tW 10.6 静电模拟 149 "p3<-06 10.7 电光模拟 151 C_>XtcU 11 折射率(RI)扫描 155 ;^bfLSWm{ 11.1 定义材料和通道 155 ;v\s 7y 11.2 定义布局设置 157 IV!` ~\@ 11.3 绘制线性波导 160 EPn!6W5^ 11.4 插入输入面 160 C R23$<FC 11.5 创建脚本 161 l0^ cdl- 11.6 运行模拟 163 z/"*-+j 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 - 5 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 UFT JobU 12.1 定义材料 165 RtR@wZ2\s 12.2 创建参考轮廓 166 T5|kO:CbHq 12.3 定义布局设置 166 , @UOj= 12.4 用户自定义轮廓 167 'u x!:b" 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 5PZ!ZO& 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 (_4D ZMf 13.1 定义材料 173 _p4]\LA 13.2 创建钛扩散轮廓 173 Lu6g`O:[' 13.3 定义晶圆 174 {|>Wwa2e 13.4 创建器件 175 deaB_cjdI 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 `XH 0S`B 13.6 定义电极区域 178 b
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