前 言
:b M+&EP ";3*?/uM 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。
MlO-+}`_+ *}b]rjsj 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。
HP2wtN{Zs Pd=,$UQp 通过OptiBPM，科研人员可以同时观察近场分布（包含幅度、相位等），检测辐射以及方向场（Guided Field）。OptiBPM能够提升科研人员在波导器件设计的效率，减小风险并降低整体研发产品成本。
l?N`{ ,1^ ucYkxi`x 本书详细描述了各类光波导模型的创建以及分析方法，旨在帮助OptiBPM软件初学者快速学会常用的
软件功能。本书主要参考OptiWave公司发布的案例以及相关操作手册翻译整理而成。
a^ nA Z \9c$`nn 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。
)-P!Ae_.v B l.u=I:Y4 《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
U)jUq_LX *3{J#Q6fk3 上海讯技光电科技有限公司
}F1s
tDx 2021年4月
u4'z$>B |g)FA_#|< 目 录
%5 </ d5. 1 入门指南 4
=iz,S:[ 1.1 OptiBPM安装及说明 4
9G+f/k,P 1.2 OptiBPM简介 5
Evu=M-? 1.3 光波导介绍 8
M8W# io 1.4 快速入门 8
.CV _\ 2 创建一个简单的MMI耦合器 28
'8Wv.X0` 2.1 定义MMI耦合器
材料 28
e=f .y< 2.2 定义布局设置 29
NGzgLSm\ 2.3 创建一个MMI耦合器 31
"ORzWnE4U 2.4 插入input plane 35
V%
axeqs 2.5 运行模拟 39
A=3HO\n5 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43
Eek9|i"p 3 创建一个单弯曲器件 44
2wpjU&8W! 3.1 定义一个单弯曲器件 44
i ja: H'j 3.2 定义布局设置 45
M-9gD[m 3.3 创建一个弧形波导 46
-f>'RI95> 3.4 插入入射面 49
(i`(>I.(/ 3.5 选择输出数据文件 53
L/r{xS 3.6 运行模拟 54
>q( 5ir 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57
q^Tis>*u6 4 创建一个MMI星形耦合器 60
us{ny il1 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60
TQ9' 76INb 4.2 定义布局设置 61
3;/?q 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61
w+UV"\!G)Q 4.4 插入输入面 62
)s")y 4.5 运行模拟 63
7 ^I:=qc72 4.6 预览最大值 65
E&2tBrAq 4.7 绘制波导 69
vZjZb(jlN 4.8 指定输出波导的路径 69
9U<Hf32 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71
v[#)GB
_5 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72
iB bb r, 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74
[8]m8=n 5 基于VB脚本进行
波长扫描 75
c~tAvDX 5.1 定义波导材料 75
I-:` cON=G 5.2 定义布局设置 76
p5*lEz|$ 5.3 创建波导 76
%?t q;~|]Q 5.4 修改输入平面 77
aWvd`qA9r 5.5 指定波导的路径 78
|-kEGLH[*V 5.6 运行模拟 79
kV)' a 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81
:m`/Q_y" 5.8 应用VB脚本进行模拟 82
1j 3=o }m 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84
k i4f*Ej 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88
tV`&- H 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88
LM1b I4 6.2 定义布局结构 89
a -PGW2G 6.3 绘制并定位波导 91
YFx=b!/ s 6.4 生成布局脚本 95
njMLyT($ 6.5 插入和编辑输入面 97
5u,sx664 6.6 运行模拟 98
rSy aZ6# 6.7 修改布局脚本 100
xH$%5@~ 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102
S}gD,7@ 7 应用预定义扩散过程 104
<o@ )SD~K 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104
X <xqT 7.2 定义布局设置 106
_i@x@:_l 7.3 设计波导 107
`Cj,HI_/* 7.4 设置模拟参数 108
N(R,8GF5G 7.5 运行模拟 110
c!D> {N
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111
WEC-<fN|Y\ 7.7 将模板以新的名称进行保存 111
!#.vyBK# 7.8 添加一个新的轮廓 111
AQ}l% 7.9 创建上方的线性波导 112
I7Zq} Pxa 8 各向异性BPM 115
~ &~C#yjg1 8.1 定义材料 116
oNSz& )LP 8.2 创建轮廓 117
@,vv\M0)p 8.3 定义布局设置 118
)6 G+ tU' 8.4 创建线性波导 120
LXxl ?D 8.5 设置模拟参数 121
^
wQcB 8.6 预览介电常数分量 122
r}@< K 8.7 创建输入面 123
2{};6{yz 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
/nM*ljfB\ 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127
\>[gl!B_Rr 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128
~~dfpW _" 9.2 定义布局设置 130
yS"0/Rm} 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130
a}D&$yz2 9.4 编辑输入平面 132
y Hw!#gWM 9.5 设置模拟参数 134
YPQCOG 9.6 运行模拟 135
s=j O; K$ 10 电光调制器 138
j&}B<f _6J 10.1 定义电解质材料 139
+-k`x0v 10.2 定义电极材料 140
2$Y3[$ 10.3 定义轮廓 141
H2]BMkum 10.4 绘制波导 144
=0Y'f](2eW 10.5 绘制电极 147
<Am^z~[ 10.6 静电模拟 149
m2MPWy5 s 10.7 电光模拟 151
#ZwY?T
x 11 折射率(RI)扫描 155
ke</x+\F 11.1 定义材料和通道 155
s.e y!ew 11.2 定义布局设置 157
E M~7 #Y 11.3 绘制线性波导 160
k7[)g ]u 11.4 插入输入面 160
Faw. GU 11.5 创建脚本 161
]=p WZ~A 11.6 运行模拟 163
A3!2"}L 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163
C9+Dw#-f V 12 应用用户自定义扩散轮廓 165
qZc)Sa. S 12.1 定义材料 165
6KBH Rt 12.2 创建参考轮廓 166
"l b\c 12.3 定义布局设置 166
#|D:f~"d3 12.4 用户自定义轮廓 167
{&b-}f"m 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170
lZ+/\s,]| 13 马赫-泽德干涉仪开关 172
n]Ebwznt- 13.1 定义材料 173
6P6 Jx; 13.2 创建钛扩散轮廓 173
(Bh L/ A 4 13.3 定义晶圆 174
|W/Hi^YE2 13.4 创建器件 175
F6h /0i 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177
M{y|7e%K 13.6 定义电极区域 178
"URVX1#(r 13.7 定义输入平面和模拟参数 182
-hm 9sNox 13.8 运行模拟 182
[/n' @cjNZ 13.9 创建脚本 184
]n/jJ_[ 14 应用OptiBPM和OptiSystem进行光集成
电路模拟-散射数据导出 186
&<OMGGQ[h 14.1 理论背景 186
aGe \.A = 14.2 波导Vertical Offset位置设置 189
QT JrJD 14.3 生成脚本数据 190
5"] aZMua 14.4 导出散射数据 193
y& Gw.N}<r 14.5 创建臂 194
9yp ^zL 14.6 在OptiSystem内加载*.s文件 197
$Jt8d|UP 14.7 加载两个臂的文件 200
]lC 4+{V 14.8 在OptiSystem内完成布局 201
J\9jsx!WQ 14.9 连接元件 202
F\l!A'Q+t 14.10 运行模拟 203
W>U jUq); 14.11 创建图以查看结果 204
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