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前 言 !^-OfqIHfV
{yU0D*#6 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。 jf 8w7T
:i}@Br+R7L 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。 +9jivOmK
G1TANy 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。 }E P|Mb
)tCx5 9 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。 :-U53}Iy
' rvE 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。 # X fT1
g kn)V~ij 《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 n@_)fFD%
_trpXkQp 上海讯技光电科技有限公司 2021年4月 K9^ "NS3
eZ A6D\
目 录 {H'X)n$ 1 入门指南 4 y%FYXwR{ 1.1 OptiBPM安装及说明 4 eq{
[?/ 1.2 OptiBPM简介 5 w7r'SCVh3+ 1.3 光波导介绍 8 C,(j$Id 1.4 快速入门 8 1j+eD:d' 2 创建一个简单的MMI耦合器 28 nqrDT1b** 2.1 定义MMI耦合器材料 28 N?zV*ngBS 2.2 定义布局设置 29 &D^e<j}RQ 2.3 创建一个MMI耦合器 31 b70AJe= 2.4 插入input plane 35 4':MI|/my_ 2.5 运行模拟 39 9V.+ U7\w 2.6 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 43 qA04Vc[2 3 创建一个单弯曲器件 44 >6w@{p2B 3.1 定义一个单弯曲器件 44 ! *9FKDB{ 3.2 定义布局设置 45 y&h~Oa?,; 3.3 创建一个弧形波导 46 +hZ] B<$ 3.4 插入入射面 49 aw]8V:)$J 3.5 选择输出数据文件 53 mcCB7<.
e 3.6 运行模拟 54 ? S8$5 gA 3.7 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 57 waBRQ h 4 创建一个MMI星形耦合器 60 5R)[Ou. 4.1 定义MMI星形耦合器的材料 60 G%Y*q(VrEu 4.2 定义布局设置 61 t Z+0}d 4.3 创建一个MMI星形耦合器 61 MV9r5 |3- 4.4 插入输入面 62 b #e]1Q 4.5 运行模拟 63 !eV^Ah>PZ 4.6 预览最大值 65 $4sA nu] 4.7 绘制波导 69 _@7(g(pY 3 4.8 指定输出波导的路径 69 7bHE!#L`0 4.9 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 71 <Nvlk \LQ 4.10 添加输出波导并预览仿真结果 72 3Nc'3NPQ' 4.11 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 74 58 kv#;j 5 基于VB脚本进行波长扫描 75 ]!q
}|bP 5.1 定义波导材料 75 z I(xSX@ 5.2 定义布局设置 76 r!CA2iK` 5.3 创建波导 76 U-ER hm>uk 5.4 修改输入平面 77 x, }ez 5.5 指定波导的路径 78
nMLU -C!t 5.6 运行模拟 79 ?U=mcdqd 5.7 在OptiBPM_Simulator中预览模拟结果 81 .v N)A
* 5.8 应用VB脚本进行模拟 82 ]Qh[%GD 5.9 在OptiBPM_Analyzer中查看模拟结果 84 $ V3n~.= 6 应用VB脚本设计一个3dB的耦合器 88 w 7Cne%J8 6.1 定义3dB耦合器所需的材料 88 dvC0 <*V 6.2 定义布局结构 89 U<K|jsFo 6.3 绘制并定位波导 91 bN]\K / 6.4 生成布局脚本 95 g9M')8a n 6.5 插入和编辑输入面 97 '9f6ZAnYpQ 6.6 运行模拟 98 X >3iYDe 6.7 修改布局脚本 100 8 .:B=A 6.8 在OptiBPM_Analyzer中预览模拟结果 102 ?.]o_L_K 7 应用预定义扩散过程 104 )Uc$t${en 7.1 创建一个由钛在铌酸锂中扩散所形成的线性波导 104 -/@|2!d 7.2 定义布局设置 106 }_Tt1iai* 7.3 设计波导 107 d&O'r[S 7.4 设置模拟参数 108 tq2-.]Y@U 7.5 运行模拟 110 M-{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 Z83q- 7.7 将模板以新的名称进行保存 111 ?ykVf O' 7.8 添加一个新的轮廓 111 `i" $*4#< 7.9 创建上方的线性波导 112 vx( {N? 8 各向异性BPM 115 Tn zco 8.1 定义材料 116 =1%zI% 8.2 创建轮廓 117 Mt MvpHk 8.3 定义布局设置 118 Gw{Gt]liq 8.4 创建线性波导 120 %@M00~- 8.5 设置模拟参数 121 !#}v:~[A 8.6 预览介电常数分量 122 rhlW 8.7 创建输入面 123 }|w=7^1z 8.8 运行各向异性BPM模拟 124
2tm~QL 9 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 127 M!;`(_2 9.1 定义chip-to-fiber对接耦合器的材料和波导 128 ykErt%k<n 9.2 定义布局设置 130 p.6$w:eV 9.3 创建一个chip-to-fiber对接耦合器 130 RTdD]pE8Q 9.4 编辑输入平面 132 $)kk8Q4 +K 9.5 设置模拟参数 134 ?$>u!V<' 9.6 运行模拟 135 DLwC5I ir 10 电光调制器 138 L7~+x^kw 10.1 定义电解质材料 139 W}#QKZ)MB 10.2 定义电极材料 140 4d{ "S02h 10.3 定义轮廓 141 L8,H9T #e 10.4 绘制波导 144 ;oN{I@}k 10.5 绘制电极 147 ~9`^72 10.6 静电模拟 149 |G`4"``]k 10.7 电光模拟 151 Y yQf 11 折射率(RI)扫描 155 ^.pE`l%1} 11.1 定义材料和通道 155 / K2.V@T 11.2 定义布局设置 157 | TQedC 11.3 绘制线性波导 160 ,kG w;8X 11.4 插入输入面 160 <> &e/ 11.5 创建脚本 161 EOd.T yb!/ 11.6 运行模拟 163 ];d5 X 11.7 在OptiBPM_Analyzer中预览结果 163 orcZ yYU 12 应用用户自定义扩散轮廓 165 *:fw6mnJ# 12.1 定义材料 165 ~p X(w!^ 12.2 创建参考轮廓 166 }J'5EAp 12.3 定义布局设置 166 E.7AbHph0 12.4 用户自定义轮廓 167 zm;*:]S 12.5 根据参考轮廓检测用户自定义轮廓 170 !Vp,YN+yN 13 马赫-泽德干涉仪开关 172 &vJ(P!2f< 13.1 定义材料 173 [9YlLL@ 13.2 创建钛扩散轮廓 173 dw{#|| 13.3 定义晶圆 174 0`g}(}'L 13.4 创建器件 175 34++Rr [G 13.5 检查x-y切面的RI轮廓 177 hy!'Q>[` 13.6 定义电极区域 178 q N[\J7Pz9 更多详情请加微联系 u~naVX\3b
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