《OptiBPM入门教程》

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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。 ixZ w;+h
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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。 8*;88vW"2
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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。 JJ5s |&}
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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。 ^~k2(DLk
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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。 %Ji@\|Zkf
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《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 !j,LS$tPu

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 K r9 P#Y

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目录 ;ZMm6o
1 入门指南 4 B:om61Dn
1.1 OptiBPM安装及说明 4 A`x_M!m
1.2 OptiBPM简介 5 fX=o,=-f
1.3 光波导介绍 8 Sdl1k+u
1.4 快速入门 8 Zb<IZ)i#1
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 c`94a SnV
2.1 定义MMI耦合器材料 28 I;]Q}SUsm
2.2 定义布局设置 29 m?I$XAE
2.3 创建一个MMI耦合器 31 ,"~#s(
2.4 插入input plane 35 @0cQ4}
2.5 运行模拟 39 Zi5d"V[}T
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 ;v0M ::
3 创建一个单弯曲器件 44 1Uzsw
3.1 定义一个单弯曲器件 44 LP?E
3.2 定义布局设置 45 T2-n;8t
3.3 创建一个弧形波导 46 \^O#)&5 V
3.4 插入入射面 49 Ergh]"AD6-
3.5 选择输出数据文件 53 JX%B_eUlAs
3.6 运行模拟 54 AsyJDt'i
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 a[;TUc^I1F
4 创建一个MMI星形耦合器 60 /g}2QmvH
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 cn1UFmT
4.2 定义布局设置 61 ?;Ck]l#5ys
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 41f4zisZ
4.4 插入输入面 62 |F_Z
4.5 运行模拟 63 VPG+]>*
4.6 预览最大值 65 xxWrSl`fB
4.7 绘制波导 69 PMER~}^
4.8 指定输出波导的路径 69 H4[];&]xr
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 QJ2V&t"3
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 0?hJ!IT;q7
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 4FK|y&p4r
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 *k)v#;B
5.1 定义波导材料 75 aChyl;#E
5.2 定义布局设置 76 am>X7
5.3 创建波导 76 8YNii-pl
5.4 修改输入平面 77 CG!/Lbd
5.5 指定波导的路径 78 \*{tAF
5.6 运行模拟 79 6E~T$^Q}
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ;Ml??B]C
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 >_3+s~
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 $FV!HD
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 'BY{]{SL
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 *~b3FLzq
6.2 定义布局结构 89 7O6VnKl
6.3 绘制并定位波导 91 b'\a 4
6.4 生成布局脚本 95 )aY^k|I
6.5 插入和编辑输入面 97 Ul@Jg
6.6 运行模拟 98 .yp"6S^b
6.7 修改布局脚本 100 *LnY}#
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 B^'Uh+Y
7 应用预定义扩散过程 104 S}zh0`+d'Z
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 (ATvH_Z
7.2 定义布局设置 106 ^zjQ(ca@"x
7.3 设计波导 107 fJ"#c<n
7.4 设置模拟参数 108 QIl![%
7.5 运行模拟 110 VT.BHZ
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 <YU+W"jQT
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 jA ?tDAx`
7.8 添加一个新的轮廓 111 -P!_<\q\l
7.9 创建上方的线性波导 112 X ?p_O2#k
8 各向异性BPM 115 9$0-UUCk
8.1 定义材料 116 -]=-IiC#
8.2 创建轮廓 117 V&)lS Qw
8.3 定义布局设置 118 XAN{uD^3\%
8.4 创建线性波导 120 Vg1! u+`<
8.5 设置模拟参数 121 AEx|<E0
8.6 预览介电常数分量 122 PVBf'
8.7 创建输入面 123 s^nPSY!
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 NXhQdf
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 C^Jf&a
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 "52nT
9.2 定义布局设置 130 _H#l&bL@C
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 -!]Ie4"
9.4 编辑输入平面 132 5fGUJ[F=
9.5 设置模拟参数 134 Y,1sNg
9.6 运行模拟 135 8 jom)a
10 电光调制器 138 gemjLuf
10.1 定义电解质材料 139 F12tOSfu*
10.2 定义电极材料 140 qK ,mG{
10.3 定义轮廓 141 0>D:
10.4 绘制波导 144 #L\t)W
10.5 绘制电极 147 IT \Pj_
10.6 静电模拟 149 6`LC(Nv%-n
10.7 电光模拟 151 H*U\P2C!)
11 折射率(RI)扫描 155 cE x$cZRMI
11.1 定义材料和通道 155 *|c*/7]<
11.2 定义布局设置 157 #A|~s;s>N
11.3 绘制线性波导 160 )3i}(h0
11.4 插入输入面 160 ,}&E=5MF\
11.5 创建脚本 161 Ln;jB&t
11.6 运行模拟 163 <&'Ye[k
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 x~."P*5
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 B!jINOg
12.1 定义材料 165 Uk5O9D0 He
12.2 创建参考轮廓 166 ^'8T9N@U
12.3 定义布局设置 166 {b@rQCre7
12.4 用户自定义轮廓 167 C7=Q!UK`\
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 +~ro*{3
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 f[)_=T+
13.1 定义材料 173 rQNT
13.2 创建钛扩散轮廓 173 #80*3vi~F
13.3 定义晶圆 174 <@CBc:j0
13.4 创建器件 175 e=t?mDh#E
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 Meh?FW||5
13.6 定义电极区域 178 )2X ng_,
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