光波导《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。 ?nwg.&P
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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。 +wcif -
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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。 J~}i}|YC>
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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。 [6CWgQ%Ue
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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
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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 ok{
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上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 zYEb#*Kar
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目 录 zKQXmyO
1 入门指南 4 p:xVi 0
1.1 OptiBPM安装及说明 4 il7g k<
1.2 OptiBPM简介 5 J+=?taZ
1.3 光波导介绍 8 %$F_ oO7"
1.4 快速入门 8 pg3h>)$/
2 创建一个简单的MMI耦合器 28 mW1T4rR'
2.1 定义MMI耦合器材料 28 6SEq 2
2.2 定义布局设置 29 ztC>*SX
2.3 创建一个MMI耦合器 31 0}q* s!
2.4 插入input plane 35 %t%D|cf
2.5 运行模拟 39 ,f$ftn\~j/
2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 o) M<^b3KO
3 创建一个单弯曲器件 44 5}:`CC2,S~
3.1 定义一个单弯曲器件 44
*z__$!LR
3.2 定义布局设置 45 lI;ACF^
3.3 创建一个弧形波导 46 AdWP
3.4 插入入射面 49 [E0.4FLT!
3.5 选择输出数据文件 53 i'z (`"
3.6 运行模拟 54 l8+;)2p!
3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 yUvn h
4 创建一个MMI星形耦合器 60 C /w]B[H
4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 ]%+T+ zg(Y
4.2 定义布局设置 61 /|8/C40aY
4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 j`%a2
4.4 插入输入面 62 Ie/dMB=t
4.5 运行模拟 63 bf6:J
`5Z
4.6 预览最大值 65 "B0I$`~wu
4.7 绘制波导 69 z)%]# QO
4.8 指定输出波导的路径 69 Ag} P
4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 O |*-J
4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 SzyaVBD3
4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 u6i X&%e
5 基于VB脚本进行波长扫描 75 %j xeh.B3B
5.1 定义波导材料 75 ?cB26Zrcb
5.2 定义布局设置 76 N ZZc[P
5.3 创建波导 76 ^AC2 zC
5.4 修改输入平面 77 F BS]U$1
5.5 指定波导的路径 78 `(
_N9 .>B
5.6 运行模拟 79 ilwI qj
5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 &[kFl\
5.8 应用VB脚本进行模拟 82 j>#ywh*A
5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 SEIJ+u9XsA
6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 Ym
1; /'
6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 URj2 evYW
6.2 定义布局结构 89 uuYeXI;
6.3 绘制并定位波导 91 -( 9TM*)O
6.4 生成布局脚本 95 r\$`e7d}!
6.5 插入和编辑输入面 97 " /d
6.6 运行模拟 98 Uac.8w Qh
6.7 修改布局脚本 100 a'?V:3 ]
6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 _J>!K'Dz
7 应用预定义扩散过程 104 O# Ho08*Xn
7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 "]U_o<V
7.2 定义布局设置 106 '? d5L+ 9
7.3 设计波导 107 ^IO\J{U{"x
7.4 设置模拟参数 108 C%AN4Mo
7.5 运行模拟 110 8BX9JoDi
7.6 基于钛和镁在铌酸锂中的扩散，创建一个掩埋波导 111 \ `|
7.7 将模板以新的名称进行保存 111 U$LI~XZM
7.8 添加一个新的轮廓 111 h=d FSK?*D
7.9 创建上方的线性波导 112 $j/#IzD1D
8 各向异性BPM 115 =J'&.@Dwz
8.1 定义材料 116 C9n*?Mk:
8.2 创建轮廓 117 [I78<IJc
8.3 定义布局设置 118 .-GC,&RO
8.4 创建线性波导 120 L@ `:mK+;
8.5 设置模拟参数 121 )3)x/WM
8.6 预览介电常数分量 122 6yd?xeD
8.7 创建输入面 123 p:3
V-$4X
8.8 运行各向异性BPM模拟 124 m 3=Cg$n
9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 CQH^VTQ
9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 +<fT\Oq#
9.2 定义布局设置 130 a|Wrc)UR
9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 E51S#T
9.4 编辑输入平面 132 s,-}}6WO
9.5 设置模拟参数 134 pet q6)g?
9.6 运行模拟 135 p$a+?5'Q
10 电光调制器 138 fHXz{,?/w
10.1 定义电解质材料 139 )p [ Qj58
10.2 定义电极材料 140 &0 SgEUZr
10.3 定义轮廓 141 W$:D#;jz`h
10.4 绘制波导 144 `:
9n
]xP
10.5 绘制电极 147 Tfw5i,{
10.6 静电模拟 149 p d .5
10.7 电光模拟 151 o_cAelI[!
11 折射率(RI)扫描 155 B
!Z~ j T
11.1 定义材料和通道 155 \!wo<UX%
11.2 定义布局设置 157 fkD-mRKw
11.3 绘制线性波导 160 JY$+<`XM
11.4 插入输入面 160 j<}y( ~
11.5 创建脚本 161 ORFi0gFbA
11.6 运行模拟 163 x/IAc6H~_8
11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 NGkWr
12 应用用户自定义扩散轮廓 165 6NG QU%Hd
12.1 定义材料 165 g|5cO3m0'
12.2 创建参考轮廓 166 2tZ\/6G<
12.3 定义布局设置 166 RSIhZYA
12.4 用户自定义轮廓 167 S y^et
12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 wN:vI(C
13 马赫-泽德干涉仪开关 172 6yXN7L==x
13.1 定义材料 173 ET\rd5Po
13.2 创建钛扩散轮廓 173 Ie4X k
13.3 定义晶圆 174 T 2Gscey
13.4 创建器件 175 IY}{ 1[<N
13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 bM"d$tl$?'
13.6 定义电极区域 178 ;9hS_%ldX4
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