光波导《OptiBPM入门教程》
前 言 ;a |`s
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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。 k({2yc#RD&
]/Vh {d|I&
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。 `gt:gx>a
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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。 C\ vC?(n
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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。 U^ [<
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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。 pprejUR
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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 { LP
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 .U9 R> #
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目 录 |8H_ -n
1 入门指南 4 `mzb(b E
1.1 OptiBPM安装及说明 4 ~Rs#|JWB2V
1.2 OptiBPM简介 5 ;hwzYXWF
1.3 光波导介绍 8 ^ Hg/P8q
1.4 快速入门 8 7R,qDp S
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 T7 {<arL$
2.1 定义MMI耦合器材料 28 9JPEj-3`g
2.2 定义布局设置 29 }X]\VSF{
2.3 创建一个MMI耦合器 31 1Dq<{;rWb
2.4 插入input plane 35 %zzYleJ!]
2.5 运行模拟 39
[ "a"x>X&
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 g:_hj_1Y M
3 创建一个单弯曲器件 44 #--olEj!
3.1 定义一个单弯曲器件 44 D+sQP ymI
3.2 定义布局设置 45 TnNWO+ kg
3.3 创建一个弧形波导 46 f2yq8/J8.
3.4 插入入射面 49 O2.' -
3.5 选择输出数据文件 53 3pSj kS|?>
3.6 运行模拟 54 BX[~% iE
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 DtWx r
4 创建一个MMI星形耦合器 60 5 6DoO'
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 w2{g,A |
4.2 定义布局设置 61 Z~p!C/B
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 Fu7M0 X'p
4.4 插入输入面 62 '^iUx,,ZQ
4.5 运行模拟 63 <~{du ?4n
4.6 预览最大值 65 SO;N~D1Z6
4.7 绘制波导 69 E1 |<Pt
4.8 指定输出波导的路径 69 ]78!!G[`
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 /[ K_
&
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 v vq/
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 XJ gh>^R^
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 R>2I RvY(
5.1 定义波导材料 75 A1),el-^5
5.2 定义布局设置 76 GqLq gns
5.3 创建波导 76 Zw{MgoJ0Z
5.4 修改输入平面 77 V}"
g~=
5.5 指定波导的路径 78 CqFeF?xd8h
5.6 运行模拟 79 c ~imE%
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 Vr=OYI'A
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 J;}3t!
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 gC uAF$o
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 2&he($HIzg
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 Bz / @c)
6.2 定义布局结构 89 Gb2L }
6.3 绘制并定位波导 91 <T+!V-Pj*
6.4 生成布局脚本 95 oC*=JJe,
6.5 插入和编辑输入面 97 h2~4G)J
6.6 运行模拟 98 $*f?&U]k
6.7 修改布局脚本 100 yNCEz/4
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 _=EKXE)&}
7 应用预定义扩散过程 104 6na^]t~ncm
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 dJ
~Zr) >
7.2 定义布局设置 106 ""% A'TZ
7.3 设计波导 107 8'#/LA[uPe
7.4 设置模拟参数 108 epg#HNP7^Y
7.5 运行模拟 110 n~ .*1. P
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 J?&l*_m;t
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 A"uU Lfnk
7.8 添加一个新的轮廓 111 "m$3)7 $
7.9 创建上方的线性波导 112 9U f j
8 各向异性BPM 115 uw AwWgl
8.1 定义材料 116 =*Z5!W'd
8.2 创建轮廓 117 J2VTo: In
8.3 定义布局设置 118 !H@0MQ 7
8.4 创建线性波导 120 Hfym 30
8.5 设置模拟参数 121 o}$1Ay*q`
8.6 预览介电常数分量 122 Y?d9 l
8.7 创建输入面 123 .}B(&*9,v
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 x,n,Qlb
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 !b nyJA
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 @-&MA)SN
9.2 定义布局设置 130 7zemr>sIh
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 @ FO) 0
9.4 编辑输入平面 132 RY 9V~8|M
9.5 设置模拟参数 134 `aC){&AP(
9.6 运行模拟 135 #V,R >0"
10 电光调制器 138 9X$ma/P[
10.1 定义电解质材料 139 -7
U| a/
10.2 定义电极材料 140 PcT?<HU
10.3 定义轮廓 141 tDg}Ys=4K>
10.4 绘制波导 144 9$ qm>,o
10.5 绘制电极 147 Az;t"
10.6 静电模拟 149 r!PpUwod
10.7 电光模拟 151 #OO>rm$
11 折射率(RI)扫描 155 PwB1]p=
11.1 定义材料和通道 155 t. ='/` !N
11.2 定义布局设置 157 *)M49a*UD
11.3 绘制线性波导 160 v59dh (:`Z
11.4 插入输入面 160 ;r[@v347
11.5 创建脚本 161 BZ!v%4^9
11.6 运行模拟 163 }7E^ZZ]f
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 gKYfQ+
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 @a:>$t
12.1 定义材料 165 VHJM*&5
12.2 创建参考轮廓 166 2;a(8^n
12.3 定义布局设置 166 .Z:zZ_Ev
12.4 用户自定义轮廓 167 %w7u]-tR
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 KGH/^!u+R
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 aE;le{|!({
13.1 定义材料 173 nw>8GivO
13.2 创建钛扩散轮廓 173 u_(VE fs4
13.3 定义晶圆 174 J &pO%Q=b
13.4 创建器件 175 FKNMtp[`
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 8_<4-<}P:
13.6 定义电极区域 178 Y2o?gug
/ "eey(X
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