前 言
M ~als3 yk<VlS 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。
Gu5~ DyT`G ,I ZqLA 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。
Z(p*Z,?u b \:~ ; 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。
$`pd|K`
}g >kpa0c 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
69 Nw/$ O1 6r!6=-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。
hd5$ yU5JQ 'f *O#&? 《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
t)} \9 ^Uo #EJP(wXa 上海讯技光电科技有限公司
6a*83 G,k 2021年4月
H8&p<= \ZMP_UU ( 目 录
-j&Vtr 1 入门指南 4
qbb6,DL7J
1.1 OptiBPM安装及说明 4
|H
W(
vA 1.2 OptiBPM简介 5
1fY>>*oP 1.3 光波导介绍 8
gXt O*Rfqk 1.4 快速入门 8
+Qs!Nhsq 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
ZYa\"zp- 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
<#y*h8IZ@t 2.2 定义布局设置 29
<4c%Q) 2.3 创建一个MMI耦合器 31
3V}(fnv 2.4 插入input plane 35
+"8}R~`! 2.5 运行模拟 39
V.8%|-d 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
Q.A \U>AgV 3 创建一个单弯曲器件 44
;'}'5nO=$ 3.1 定义一个单弯曲器件 44
m; o4Fu 3.2 定义布局设置 45
Iyyo3a wc 3.3 创建一个弧形波导 46
RDJ+QOVKg 3.4 插入入射面 49
b/u8}
J 3.5 选择输出数据文件 53
Q_]~0PoH 3.6 运行模拟 54
.*V kua 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
=We2^W-{ 4 创建一个MMI星形耦合器 60
RBE7485 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
WL
U } 4.2 定义布局设置 61
2Lfah?Tx~C 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
?v4E<iXs 4.4 插入输入面 62
b9 uBdo@o 4.5 运行模拟 63
3+(z_!Qh 4.6 预览最大值 65
<7'&1= %r 4.7 绘制波导 69
\}#@9= 4.8 指定输出波导的路径 69
Pu;yEh 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
c<4F4k7 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
z)}!e,7 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
%
5z
gd> 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
b7Oj<! Wo` 5.1 定义波导材料 75
k! 3 cq ) 5.2 定义布局设置 76
:Fe_,[FR 5.3 创建波导 76
{x {H$ f 5.4 修改输入平面 77
Vb!O8xV4;+ 5.5 指定波导的路径 78
\ u M? S 5.6 运行模拟 79
n@
[ 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
ar$*a>'? 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
RlRs}y F 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
9I .^LZ" 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
ag 8`O&+ 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
Z\ )C_p\- 6.2 定义布局结构 89
f%XJ;y\,9H 6.3 绘制并定位波导 91
uel{`T[S 6.4 生成布局脚本 95
:( , mL2[ 6.5 插入和编辑输入面 97
2*2:-o cl$ 6.6 运行模拟 98
bd== + 6.7 修改布局脚本 100
^DB{ qU 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
0<.R A%dj 7 应用预定义扩散过程 104
,T|x)"uA` 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
%tm p 7.2 定义布局设置 106
zN!j%T.e
7.3 设计波导 107
V%NeZ1{ e 7.4 设置模拟参数 108
EzpFOqJG 7.5 运行模拟 110
(=c1 7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
0.Vi9 7` 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
5iM[sg[y9 7.8 添加一个新的轮廓 111
V.=lGhi 7.9 创建上方的线性波导 112
#;Tz[0 8 各向异性BPM 115
8-M e.2K 8.1 定义材料 116
LFf`K)q 8.2 创建轮廓 117
M%`\P\A 8.3 定义布局设置 118
)D/ 6%]O 8.4 创建线性波导 120
nidr\oFUIn 8.5 设置模拟参数 121
{mTytT 8.6 预览介电常数分量 122
X`JV R"=4 8.7 创建输入面 123
)Gk`[*q ; 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
314=1JbL 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
}]6f+ 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
XP3x Jm3 9.2 定义布局设置 130
_O]xey^r 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
Q5a)}6-5 9.4 编辑输入平面 132
n wmW.(R4 9.5 设置模拟参数 134
}}r>
K} 9.6 运行模拟 135
|E3X 10 电光调制器 138
DjLL|jF 10.1 定义电解质材料 139
"%6/a7S 10.2 定义电极材料 140
ST dNM\+ 10.3 定义轮廓 141
o:p
* _>& 10.4 绘制波导 144
/4irAG% Oj 10.5 绘制电极 147
](jFwxU 10.6 静电模拟 149
yj_4gxJ\ 10.7 电光模拟 151
tTanW2C 11 折射率(RI)扫描 155
1 AD]v<M 11.1 定义材料和通道 155
j/!H$0PN 11.2 定义布局设置 157
p $`92Be/ 11.3 绘制线性波导 160
I)SG wt- 11.4 插入输入面 160
@It>*B yB. 11.5 创建脚本 161
p/ GVTf 11.6 运行模拟 163
6'-As= iw 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
.u z|/Zy 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
Y.6SOu5$] 12.1 定义材料 165
c&nh>oN 12.2 创建参考轮廓 166
|>
enp> 12.3 定义布局设置 166
g(4bBa9y 12.4 用户自定义轮廓 167
7'lZg<z{~j 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
`3_lI~=eH 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
aSutM 13.1 定义材料 173
Ond'R'3 \E 13.2 创建钛扩散轮廓 173
9jir* UI 13.3 定义晶圆 174
!|Q5Zi;aX7 13.4 创建器件 175
pY"O9x 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
, X{> 13.6 定义电极区域 178
} ^kL|qmjR 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
Cb ;WZ3HR 13.8 运行模拟 182
T^.Cc--c 13.9 创建脚本 184
}T_Te?<& 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
K }$&:nao 14.1 理论背景 186
E%N2k|%8d_ 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
jM)C4ii.-$ 14.3 生成脚本数据 190
cmwPuK$ 14.4 导出散射数据 193
d^E [|w ; 14.5 创建臂 194
GX{XdJD 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
iEyeX0nm 14.7 加载两个臂的文件 200
R:aa+MX(1 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
muON> ^MbC 14.9 连接元件 202
D<$XyP 14.10 运行模拟 203
$A_]:qI2 14.11 创建图以查看结果 204
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