《OptiBPM入门教程》
前 言 <a[8;YQC
v ]U;5Uo
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。 y /6LMAI
^|{fB,B
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。 dTQvz9 C
T`ZJ=gv
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。 *`.{K12T
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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。 l4reG:uYG
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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。 h:sG23@ =
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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 iQ"F`C
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 gK\7^9 5
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目 录 \o)4m[oF
1 入门指南 4 :=eUNH
1.1 OptiBPM安装及说明 4 J\D3fh97-
1.2 OptiBPM简介 5 2B dr#qr
1.3 光波导介绍 8 :Rj,'uH+h)
1.4 快速入门 8 1 ZFSz{
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 ymX,k|lh
2.1 定义MMI耦合器材料 28 4H)" d
2.2 定义布局设置 29 |bnjC $b *
2.3 创建一个MMI耦合器 31 QXj(U&#rp
2.4 插入input plane 35 i 4rF~'h@
2.5 运行模拟 39 7zZ|=W?&{
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 (#M $t!'%
3 创建一个单弯曲器件 44 P$Ru NF
3.1 定义一个单弯曲器件 44 ZUW>{'[K
3.2 定义布局设置 45 7 e[\0:Z
3.3 创建一个弧形波导 46 n`Iy7X
3.4 插入入射面 49 R_n-&d 'PP
3.5 选择输出数据文件 53 oz@6 %3+
3.6 运行模拟 54 yE,o~O
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 :ygz/L
4 创建一个MMI星形耦合器 60 ++"PPbOe&D
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ?}
tQaj
4.2 定义布局设置 61 C~V$G}mM
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 j!7Uj ]
4.4 插入输入面 62 0*@S-Lj^c
4.5 运行模拟 63 v ed
Qwzh
4.6 预览最大值 65 7b2<,
.E
4.7 绘制波导 69 (SA*9%
4.8 指定输出波导的路径 69 htym4\Z=
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 * =@pdQkR
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 lXKZNCL
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 _/ZY&5N
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ??V["o T
5.1 定义波导材料 75 :%MWbnVSC,
5.2 定义布局设置 76 b.;}Hq>
5.3 创建波导 76 F| Q#KwN
5.4 修改输入平面 77 jMbK7
1K%
5.5 指定波导的路径 78
#sZes
5.6 运行模拟 79 P,_E 4y
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 ]#n4A|& H
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 5-^twX C&
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 ?s33x#
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 P$I\)Q H
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 ?9TogW>W
6.2 定义布局结构 89 64fG,b
6.3 绘制并定位波导 91 EdpR| z
6.4 生成布局脚本 95 6u7wfAf
6.5 插入和编辑输入面 97 '7s!N F2
6.6 运行模拟 98 q|J]
6.7 修改布局脚本 100 @1@WB ]mQQ
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 m@~x*+Iz
7 应用预定义扩散过程 104 9lV'3UG-?
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 ]
),' =@
7.2 定义布局设置 106 }DaYO\:yK*
7.3 设计波导 107 .SN]hLV5
7.4 设置模拟参数 108 aa/9o ]
7.5 运行模拟 110 9<S-b |!@
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 +)S X
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 }}_l@5
7.8 添加一个新的轮廓 111 T`sM4 VWqU
7.9 创建上方的线性波导 112 rI/KrBM
8 各向异性BPM 115 q =6 Y2Q
8.1 定义材料 116 vNGvEJ`qn
8.2 创建轮廓 117 8t %1x|!
8.3 定义布局设置 118 W( YJz#]6_
8.4 创建线性波导 120 .~J^`/o
8.5 设置模拟参数 121 _wCSL.
8.6 预览介电常数分量 122 I]X<L2
8.7 创建输入面 123 +F|[9o z
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 {'!~j !1'j
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 v<1;1m
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 S# #W_OlrI
9.2 定义布局设置 130 x{$NstGB
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 T*m21 <
9.4 编辑输入平面 132 s8Oz^5p(
9.5 设置模拟参数 134 1CbC|q
9.6 运行模拟 135 k
W ,|>
10 电光调制器 138 k1J}9HNYR
10.1 定义电解质材料 139 2uIAnbW]M
10.2 定义电极材料 140 4<|u~n*JF
10.3 定义轮廓 141 }g?]B +0
10.4 绘制波导 144 i QF93:#
10.5 绘制电极 147 X!Q"p$D4(
10.6 静电模拟 149 Gj=il-Po
10.7 电光模拟 151 srL,9)O C
11 折射率(RI)扫描 155 )Pq.kn{Sp
11.1 定义材料和通道 155 R 9(^CWs
11.2 定义布局设置 157 bX,Z<BvbF
11.3 绘制线性波导 160 0W> ",2|z
11.4 插入输入面 160 RS~oSoAE
11.5 创建脚本 161 F <(Y
11.6 运行模拟 163 6F2}|c
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 ( C&f~U
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 ,P^"X5$
12.1 定义材料 165 Y2Bu,/9^
12.2 创建参考轮廓 166 x>cu<,e$d\
12.3 定义布局设置 166 8J} J;Ga
12.4 用户自定义轮廓 167 1Q<a+
l
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 #u_-TWVt
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 * 7C I q
13.1 定义材料 173 _N6GV$Q
13.2 创建钛扩散轮廓 173 k.%F! sK
13.3 定义晶圆 174 -t]0DsPg
13.4 创建器件 175 x)*[>d2yd
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 R##O9BSI8Z
13.6 定义电极区域 178 8MIHp[vm%
B6BOy~B0
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