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前 言 < % /:w/
w. vY(s 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。 W'd/dKU x
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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。 9 g4Q Vo|
BM.-X7) 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。 n)Hk8)^8
jPj 2 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。 6l<1A$ BQ
E uLXtq 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。 tw]/,>\G
bt0djJRw 《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 z6Fun
G u6[{u 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 |o|gP8
m^5s >hUl
目 录 XEa~)i{O 1 入门指南 4 \!m!ibr 1.1 OptiBPM安装及说明 4 df!+T0 1.2 OptiBPM简介 5 }]tFz}E\ 1.3 光波导介绍 8 exsQmbj* % 1.4 快速入门 8 Cv0&prt 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 v?FhG
b~1 2.1 定义MMI耦合器材料 28 xp~YIeS g 2.2 定义布局设置 29 .Dc28F~t 2.3 创建一个MMI耦合器 31 l#p }{ 2.4 插入input plane 35 }z8{ B3K 2.5 运行模拟 39 R9bhC9NP 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 5Zzr5 WM 3 创建一个单弯曲器件 44 @pTD{OW? 3.1 定义一个单弯曲器件 44 F
[r|Y-c] 3.2 定义布局设置 45 5DmCxg 3.3 创建一个弧形波导 46 B<(Pd 3.4 插入入射面 49 4n#YDZ 3.5 选择输出数据文件 53 ~v^%ze 3.6 运行模拟 54 jC#`PA3m= 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 e21E_exM0 4 创建一个MMI星形耦合器 60 q^)=F_QvG 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 <g]
ou
YHZ 4.2 定义布局设置 61 zoJ_=- *s 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 P= &'wblm? 4.4 插入输入面 62 Ng?apaIi@~ 4.5 运行模拟 63 @Q/x &BV 4.6 预览最大值 65 mx:J>SPA8 4.7 绘制波导 69 t1G1(F# &% 4.8 指定输出波导的路径 69 &b 5T&-C< 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 w:ORmR .p 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 R OP C | 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 MV%
:ES? 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 aytq4Ts 5.1 定义波导材料 75 v<{wA`'R+ 5.2 定义布局设置 76 }DJ|9D^yf 5.3 创建波导 76 Rrh<mo(yj# 5.4 修改输入平面 77 j2< !z;2 5.5 指定波导的路径 78 Y')O>C 0~ 5.6 运行模拟 79 dDsjPM;2 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 :D<: N*9i 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 _!CK 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 $&ex\_W 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
#;5[('&[ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 XRClBTKF 6.2 定义布局结构 89 ZM dM_i? 6.3 绘制并定位波导 91 JR H f.? 6.4 生成布局脚本 95 .jvSAV5B 6.5 插入和编辑输入面 97 6U;Jg_zS 6.6 运行模拟 98 gJ<@;O8zu0 6.7 修改布局脚本 100 % bCcsdK 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 fR+Ov8PCq 7 应用预定义扩散过程 104 l,imT$u 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 I;` Ko _ i 7.2 定义布局设置 106 2$o2.$i81 7.3 设计波导 107 %GVEY 7.4 设置模拟参数 108 y_}K? 7.5 运行模拟 110 h5LJij J 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 "[%;B0J 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ${jA+L<J 7.8 添加一个新的轮廓 111 p2pTs&}S 7.9 创建上方的线性波导 112 Ymwx (Pm 8 各向异性BPM 115 TSc~$Q] 8.1 定义材料 116 a) I=U [ 8.2 创建轮廓 117 ir9Q##f 8.3 定义布局设置 118 OVDMC4K2z! 8.4 创建线性波导 120 w JapGc! 8.5 设置模拟参数 121 t!J";l 8.6 预览介电常数分量 122 & *jxI [ 8.7 创建输入面 123 1?/5A|?V4+ 8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ",MK'\E 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 +Fu@I{"A 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 c ,6<7 9.2 定义布局设置 130 O vyB<r 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 [(D}%+2 9.4 编辑输入平面 132 ;']vY 9.5 设置模拟参数 134 sf.E|]isW 9.6 运行模拟 135 4FfwpO3,Ku 10 电光调制器 138 ^yn[QWFO 10.1 定义电解质材料 139 . 1{vpX 10.2 定义电极材料 140 v R6^n~ 10.3 定义轮廓 141 adRNrt*! 10.4 绘制波导 144 "Cb.cO$i; 10.5 绘制电极 147 @&~OB/7B: 10.6 静电模拟 149 "<cB73tY 10.7 电光模拟 151 DuTlYXM2^ 11 折射率(RI)扫描 155 hO+O0=$}wN 11.1 定义材料和通道 155 "}]GQt< F 11.2 定义布局设置 157 ,wry u|7"$ 11.3 绘制线性波导 160 ZaukM Eq 11.4 插入输入面 160 9E-> ; 0- 11.5 创建脚本 161 C }h<ldlY 11.6 运行模拟 163 D+*uKldS; 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ]X >QLD0W 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 !# @4xeBPo 12.1 定义材料 165 [#STR=_f 12.2 创建参考轮廓 166 =`7#^7Q9 12.3 定义布局设置 166 C* W.9 12.4 用户自定义轮廓 167 `&|l;zsS 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 =0@d|LeZ 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 h+zkVRyA 13.1 定义材料 173 < tu[ cA> 13.2 创建钛扩散轮廓 173 ]AFM Y<mB 13.3 定义晶圆 174 p5twL 13.4 创建器件 175 Qq ;m"M / 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 H3/Y 13.6 定义电极区域 178 \Age9iz& 更多详情请加微联系 # o;CmB
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