《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。 I=4Xv<F
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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。 nJtEUVMt
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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。 IdV,%d{
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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。 z`emKFbv
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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。 W"b&M%y|
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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 T:K"

上海讯技光电科技有限公司
2021年4月 H4PbO/{xO

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目录 w+Z--@\
1 入门指南 4 YBYBOH
1.1 OptiBPM安装及说明 4 w?]ZU-
1.2 OptiBPM简介 5 HG{&U:>)
1.3 光波导介绍 8 2Ueq6IuQ
1.4 快速入门 8 N5pinR5 H
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ,s1&O`
2.1 定义MMI耦合器材料 28 L.C ^E7;Z_
2.2 定义布局设置 29 wF|0n t
2.3 创建一个MMI耦合器 31 @k=cN>ZMc
2.4 插入input plane 35 g".d"d{
2.5 运行模拟 39 >.DF"]XM
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 0Y2\n-`z
3 创建一个单弯曲器件 44 }1U#Ve,=_
3.1 定义一个单弯曲器件 44 v-P8WFjca
3.2 定义布局设置 45 ?TvQ"Y}k
3.3 创建一个弧形波导 46 SQq6X63 \
3.4 插入入射面 49 G{@C"H[$<
3.5 选择输出数据文件 53 qSFc=Wwc
3.6 运行模拟 54 1vB-M6(
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 iP<k1#k
4 创建一个MMI星形耦合器 60 Um]p&phVL
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 YniZ( ~^K
4.2 定义布局设置 61 mND XzT&
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Yta1`
4.4 插入输入面 62 HG2N-<$
4.5 运行模拟 63 RY9+ 9i
4.6 预览最大值 65 :z B}z^8-
4.7 绘制波导 69 cqeR<len
4.8 指定输出波导的路径 69 +O)]^"TG
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 \n[ 392
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 T#\p%w9d
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 DZ^=*.
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 "e~k-\^Y
5.1 定义波导材料 75 \.c]kG>k-
5.2 定义布局设置 76 Wm<z?.lS
5.3 创建波导 76 z)5S^{(
5.4 修改输入平面 77 ~_'0]P\
5.5 指定波导的路径 78 -u6}T!
5.6 运行模拟 79 ddoST``G
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 J#0GlK@"
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 u FMIY(vB
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 *i`v~>
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 RXBb:f
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 vKU`C?,L
6.2 定义布局结构 89 O~.U:45t
6.3 绘制并定位波导 91 0eFb?Z0]
6.4 生成布局脚本 95 -<_7\09
6.5 插入和编辑输入面 97 IQT cYl
6.6 运行模拟 98 HeCcF+
6.7 修改布局脚本 100 PfyRZ[3)c
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 !/947Rn
7 应用预定义扩散过程 104 Yj) e$f
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 cFLd)mt/
7.2 定义布局设置 106 (zY *0lN
7.3 设计波导 107 NUMi])HkN
7.4 设置模拟参数 108 R8tF/dx>7
7.5 运行模拟 110 +O'vj
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 !6Q`>s]
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 |=\91fP68`
7.8 添加一个新的轮廓 111 Xem 05%,
7.9 创建上方的线性波导 112 On4w/L9L5
8 各向异性BPM 115 a'uU,Eb}#w
8.1 定义材料 116 yIOLs}!SF
8.2 创建轮廓 117 Q!K`e)R
8.3 定义布局设置 118 s;J\Kc?"|
8.4 创建线性波导 120 =N_,l'U\^
8.5 设置模拟参数 121 MD<-w|#8IV
8.6 预览介电常数分量 122 ;W0]66&
8.7 创建输入面 123 6yI}1g
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 ^/*KNnAWp
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 =D].`
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 |q_ !. a
9.2 定义布局设置 130 a}>Dz 1R
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 i&A%"lOI9
9.4 编辑输入平面 132 %,|ztH/ Q
9.5 设置模拟参数 134 ,-@5NY1q
9.6 运行模拟 135 A:eG5K}
10 电光调制器 138 =MC~GXJSNw
10.1 定义电解质材料 139 Q2eXK[?*
10.2 定义电极材料 140 )r9b:c\
10.3 定义轮廓 141 y? "@v.
10.4 绘制波导 144 (;}tf~~r
10.5 绘制电极 147 pCC7(Ouo
10.6 静电模拟 149 1TjZ#yP%1
10.7 电光模拟 151 <qhBc:kc
11 折射率(RI)扫描 155 [T`}yb@
11.1 定义材料和通道 155 G;TsMq
11.2 定义布局设置 157 Uki9/QiX>
11.3 绘制线性波导 160 BDe]18X
11.4 插入输入面 160 A62<]R)n
11.5 创建脚本 161 ]>Si0%
11.6 运行模拟 163 $b>}C= gt
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ioV_oR9I
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 <tbZj=*O/o
12.1 定义材料 165 TY.FpW
12.2 创建参考轮廓 166 (R'+jWH
12.3 定义布局设置 166 ?} (=
12.4 用户自定义轮廓 167 s-k_d<
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 kq-6HDR
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 k=/eM$":
13.1 定义材料 173 s /%:dnij
13.2 创建钛扩散轮廓 173 \ZD[!w7
13.3 定义晶圆 174 xNpg{cQ=
13.4 创建器件 175 lJ{V
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8~ #M{}
13.6 定义电极区域 178 Pl+xH%U+?
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